Soutenance de thèse de Sébastien ROUQUET (équipe COMMANDE)

Sébastien Rouquet, doctorant au sein de l’équipe COMMANDE, soutiendra sa thèse intitulée « Gestion d’énergie optimisée pour véhicule électrique hybride série » / « Serial hybrid electric vehicle (HEV, PHEV), energy management »

lundi 5 juillet 2021 à 15h, sans l’amphi  du bâtiment S sur le site de Centrale de Nantes.

Jury :
– Directeur de thèse : Malek GHANES (Professeur des Universités, Centrale Nantes, LS2N, Nantes)
– Co-directeur : Yuri SHTESSEL (Distinguished Professeur, Université d’Alabama, ECE, USA)
– Rapporteurs : Xuefang LIN-SHI (Professeur des Universités, INSA Lyon, Ampère, Lyon) ; Olivier GEHAN (Maître de Conférences-HDR, ENSICAEN, LAC, Caen)
– Autres membres : Rosane USHIROBIRA (Chargé de Recherche-HDR, INRIA, Lille) ; Maurice FADEL (Professeur des Universités, EN7, Laplace, Toulouse) ; Jean-Pierre BARBOT (Professeur des Universités, ENSEA, Quartz-LS2N) ; Ludovic MERIENNE (Ingénieur, Renault)

Résumé : Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la Chaire entre Renault et Centrale Nantes pour l’amélioration des performances des véhicules électriques et hybrides. La thèse est dédiée au développement de stratégies de contrôle pour un véhicule électrique hybride série sans la batterie principale. En mode hybride série, le moteur à combustion interne est couplé à un générateur électrique pour produire la puissance utilisée par un deuxième moteur électrique pour propulser le véhicule. En l’absence de la batterie principale, le groupe motopropulseur possède deux petits tampons d’énergie, ce qui rend le système sensible à des faibles perturbations. De plus, le système a la particularité d’avoir trois échelles de temps différentes, ce qui a conduit à plusieurs partitionnements des lois de commande. Ce partitionnement a été fait afin de maintenir le niveau de chaque tampon d’énergie, repousser les perturbations et améliorer le fonctionnement du groupe motopropulseur. Après avoir sélectionné une stratégie, les interrogations scientifiques ont porté sur la compréhension du couplage entre chaque échelle de temps et la stabilité du système. L’interaction entre les étages de contrôle a été étudiée avec l’approche des perturbations singulières et améliorée avec des observateurs. Les algorithmes et stratégies développés ont été testés en simulation et sur banc d’essai. Les résultats obtenus ont mis en évidence la faisabilité et les avantages des stratégies proposées dans la thèse.

Mots-clés : Véhicule électrique hybride série, gestion d’énergie, moteur synchrone à aimants permanents, moteur à combustion interne, contrôle basé sur la perturbation singulière, observateurs

Abstract: This thesis is a part of the project Chair between Renault and Centrale Nantes for the improvement of EV/HEV propulsion performances. It is dedicated to proposed control strategies for a serial hybrid electric vehicle without the main battery. In the serial hybrid mode, the internal combustion engine is coupled with an electrical generator to produce power used by a second electric motor to propel the vehicle. In the absence of the main battery, the powertrain has small energy buffer, making the system sensitive to small disturbance. Moreover, the system presents the particularity of having three different time scales. The three time scales have been driving the control design to propose different strategies for partitioning the control in sub stage, maintaining the level of the energy storage, asses the perturbation and improves the operation of the powertrain. After proposing different strategies, the scientific interrogations have been the understanding of the coupling between each time scale and the stability of the overall system. The interaction of the control stage has been studied with the singular perturbation approach and improved with the observation method. The algorithms and strategies developed have been tested in simulation and on a test bench. The results obtained have highlighted the feasibility and the benefits of the strategies proposed in the thesis. 

Keywords: Serial hybrid electric vehicle (HEV, PHEV), energy management, Permanent magnet synchronous machine, Internal combustion engine, Control based singular perturbation approach, Observers