Energetic macroscopic representation and multi-level energy management for heavy-duty hybrid vehicles using double planetary geartrain

par Sajjad Ali Syed

Thèse de doctorat en Génie électrique

Sous la direction de Alain Bouscayrol et de Walter Lhomme.

  • Titre traduit

    Représentation énergétique macroscopique et gestion de l'énergie multi-niveaux pour véhicules hybrides lourds en utilisant un double train épicycloïdal


  • Résumé

    Actuellement, les Véhicules Electriques Hybrides (VEHs) sont considérés comme une partie essentielle du futur de l'industrie automobile. En effet, cette technologie permet de réduire la consommation de carburant et les émissions de gaz à effet de serre et ce, sans réduire les performances. Les VEHs sont composées de deux ou plusieurs sources d'énergie. Ces sources peuvent être organisées selon plusieurs architectures. Dans cette thèse, l’architecture série-parallèle est choisie pour des véhicules types militaires et de collecte d’ordures. Les VEHs étudiés contiennent un double train planétaire. Ce nouveau répartiteur de puissance rend le système très complexe. Par conséquent, dans cette thèse, la modélisation des VEHs étudiés avec un double train planétaire est faite. L’utilisation de la Représentation Macroscopique Energétique (REM), représentation graphique permettant de déduire la structure de commande, est effectuée pour les deux véhicules étudiés. Cette thèse aborde également la problématique de la gestion de l'énergie des systèmes multi-sources pour les VEHs. Leur stratégie de gestion de l'énergie regroupe plusieurs disciplines et soulève différents challenges. Les défis résident principalement dans la gestion de la dépense d'énergie, la détermination de la répartition de l’énergie et l’établissement de méthode d'interface entre les différents systèmes de manière à répondre aux exigences de la propulsion et des autres exigences de la charge. Dans ce travail, une nouvelle organisation de la stratégie de gestion de l’énergie a été effectuée pour les véhicules étudiés (véhicules militaire et de collecte d’ordures) par une décomposition de cette gestion en 3 niveaux bien distincts.


  • Résumé

    Currently, Hybrid Electric Vehicles (HEVs) are considered to be a critical part of the future vehicle industry. This is because they allow for decreased fuel consumption and emissions without a decline in performance. HEVs are composed of two or more power sources and can be arranged in various topologies. In this thesis, a series-parallel architecture is chosen for military and garbage trucks. The studied HEVs contain a Double Planetary Geartrain as a Power Split Device (PSD), which makes the system very intricate and complex. Therefore, in this thesis, modeling of studied HEVs with a PSD is done. Later, through the assistance of Energetic Macroscopic Representation (EMR) it is graphically represented and local control structure for both vehicles are deduced.This dissertation also addresses the problem of managing energy of multiple energy sources for the studied HEVs. The Energy Management Strategy (EMS) in application to HEVs encompasses several different disciplines and challenges. Primarily, the challenges lies in managing the energy expenditure, determining the proportional power splits and establishing methods to interface between the systems so as to meet the demands of the vehicle propulsion and other load requirements. In this work, an attempt has been made to provide a new organization of EMS by decomposition in 3 explicit levels for studied vehicles i.e. military and garbage truck.


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