Conception d'un réseau et d'une infrastructure de recharge rapide vehicle-to-vehicle à partir d'une flotte de véhicules partagés

par Yacine Sehimi

Projet de thèse en Génie électrique

Sous la direction de Benoît Robyns et de Khaled Almaksour.

Thèses en préparation à Paris, ENSAM , dans le cadre de École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur (Paris) , en partenariat avec L2EP - Laboratoire d'Electrotechnique et d'Electronique de Puissance de Lille (laboratoire) depuis le 11-03-2019 .


  • Résumé

    La recharge rapide Vehicle-to-vehicle (V2V) permet de recharger un véhicule électrique ou hybride en déchargeant partiellement un ou plusieurs véhicules électriques. L'utilisation d'une flotte de véhicules électrique partagés pour la décharge permet au gestionnaire de les valoriser lorsqu'ils ne sont pas utilisés pour le transport, et au conducteur désirant recharger son véhicule d'avoir accès à un nombre importants de stations où une recharge rapide est disponible, la puissance de cette dernière n'étant pas limitée par les contraintes du réseau. De plus, ce réseau V2V est « off grid » et réduit potentiellement l'apparition de pics sur la demande en électricité, inhérente à la puissance importante nécessaire à la recharge rapide. Enfin, cette flotte peut également rendre des services au réseau électrique dans une stratégie vehicle-to-grid (V2G). Cependant, le déploiement d'un tel micro-réseau nécessite de dimensionner judicieusement le réseau de bornes V2V et la flotte de véhicules partagés pour satisfaire à la fois la demande en location et en recharge, tout en minimisant l'impact de ces décharges rapide sur la durée de vie de leur batterie. Le rendement du transfert énergétique V2V et l'impact sur le réseau doivent également être étudiés. Enfin, les performances économiques d'une telle solution doivent également être prises en compte. Le premier objectif de cette thèse sera, dans le cadre d'une ville disposant d'un maillage de bornes donné avec une demande en location et en recharge donnée, d'établir une stratégie de déploiement optimale d'un tel réseau V2V en prenant en considération les contraintes évoquées précédemment. Les bénéfices des services proposés pour le réseau public de distribution seront également à l'étude. Une étude économique viendra compléter cette partie. Le deuxième objectif est d'étudier la chaîne de puissance et de commande permettant de décharger plusieurs batteries de véhicules partagés telles que dimensionnées dans la partie précédente, afin de recharger rapidement une batterie de véhicule de particulier. L'étude s'intéressera notamment à l'électronique de puissance permettant un tel transfert ainsi qu'à l'algorithme déterminant le courant de recharge à fournir. Des tests sur les plateformes d'essais de VEDECOM et du L2EP viendront compléter l'étude. Le dernier objectif est de réaliser le démonstrateur de la solution précédemment retenue, qui sera apte à décharger plusieurs modules afin d'en recharger un autre, à une puissance contrôlée par l'algorithme de charge précédemment établi.

  • Titre traduit

    Design of a vehicle-to-vehicle fast charging grid and infrastructure using a fleet of shared electric vehicles.


  • Résumé

    V2V fast charging enables to recharge an electric or hybrid vehicle by partially discharging one or several electric vehicles. Using a fleet of shared electric vehicles to do so allows the operator to give them more value when they are not used to travel and guarantees to the drivers who wants to recharge to access to a sufficient number of stations where he can rapidly recharge his vehicle, as the power is not limited by the constraints of the grid. Moreover, this micro-grid can potentially reduce the peaks appearing on the electric power demand, due to the high power needed by the conventional fast charging stations. Finally, these fleet can provide services to the grid in a vehicle-to-grid (V2G) strategy. Nevertheless, the deployment of such micro-grid requires to wisely design the network of V2V stations and the fleet of shared vehicle in order to satisfy both the demand for travels and the demand for recharge. The impact of such fast discharges on the shared vehicles' battery must also be investigated and minimized. Besides, the efficiency of V2V energy transfer and the impact on the distribution grid needs to be investigated. Finally, the economic performance of such a solution must be taken into account. The first objective of these thesis is to establish an optimal deployment strategy of a V2V micro-grid, considering a city with a given network of stations and a given demand for travels and for recharge. The second objective is to study the power chain and control chain between the discharge of several batteries sized for the fleet of electric vehicle from the previous part, and the rapid recharge of a private electric vehicle's battery. It will focus on the power electronics enabling such transfer and the recharge algorithm which determines the charge rate to provide. Validations on the test platforms at VEDECOM and at L2EP will complete the study. The last objective is to design a demonstrator of the solution previously selected, which will be able do partially discharge several modules in order to recharge another one, at a power rate controlled by the recharge algorithm previously determined.