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Premier axe du pôle Systèmes et Energies Embarqués pour les transports : Energie et Contrôle

Pictos Energie

Objectif

Optimiser les systèmes mécatroniques embarquées dans les moyens de transport sous contraintes multi-physiques (coût, volume, masse, rendement, thermique, fiabilité,…) avec un focus particulier pour améliorer les performances du système de stockage à travers le développement de solutions d’hybridation des sources et de nouvelles méthodes de gestion de l’énergie à bord.

Exemples d’applications

Véhicule électrique/hybride, avion tout électrique et avion plus électrique, drone, système de mobilité douce : vélos électriques, trottinettes électriques.

Axes de recherche

L’objectif de cette thématique est de développer des méthodologies de conception de chaines d’actionnement mécatroniques embarquées en se basant sur une optimisation sous contraintes multi-physiques. Une chaine mécatronique « type » est constituée d’une source d’énergie, un convertisseur statique et un actionneur électrique entrainant une charge mécanique (eg chaine de propulsion électrique, commande de vol électrique, obturateur de boucle d’air, …)

Les contraintes considérées sont de type encombrement, masse, coût, rendement, thermique, compatibilité électromagnétique mais aussi de type commande et fiabilité. Une telle méthodologie mobilise des modèles multi-physiques de finesses différentes et doit gérer efficacement des échelles de temps et d’espace très différentes, en prenant en compte l’intégration du système mécatronique dans un moyen de transport et l’intégration de ce dernier dans un environnement plus large de mobilité.

Dans cette démarche de conception multi-physique, un important effort est consacré à la partie stockage et gestion de l’énergie à bord à travers l’étude du comportement électrique, thermique et vieillissement (durée de vie) des sources embarquées. Un intérêt particulier est porté à l’hybridation des sources (batterie- supercondensateurs, batterie-batterie…) en vue de l’amélioration des performances du système de stockage. Ces améliorations sont rendues possibles grâce à une optimisation globale et à la mise en œuvre de nouvelles méthodes de gestion d’énergie permettant de réduire les contraintes vues par la source principale. La compréhension du comportement des systèmes de stockage nous permet ainsi d’intégrer l’aspect fiabilité dès les premières phases de conception avec des méthodes de gestion adaptées.

Cette démarche de conception et d’optimisation est soutenue par des moyens importants de validation expérimentale (bancs de caractérisation et de cyclage de systèmes de stockage, bancs hybridation de sources et gestion d’énergie, bancs véhicule électrique, tricycle avec assistance électrique…).

banc moyeux
Banc à moyeux
Banc panneau solaire
bancs véhicule électrique avec panneaux solaires
pile combustible
Pile à combustible
Mobilité douce
Mobilité douce avec supercondensateur

Thématique Commande et Diagnostic des Systèmes

Objectif

Développer l’intelligence des systèmes de transport, prédire l’apparition des défauts et assurer la continuité de service grâce à l’élaboration de stratégies de supervision, de diagnostic et de commande robuste.

Exemples d’applications

Délégation de la conduite, véhicule autonome, véhicule électrique, avion plus électrique, drone autonome, train autonome.

Axes de recherche

La démarche de conception des chaines d’actionnement mécatroniques et la gestion optimisée de l’énergie embarquée nécessitent le développement de stratégies de supervision, de diagnostic et de commande avancée afin d’optimiser les performances dynamiques des systèmes, prédire l’apparition des défauts et assurer la continuité de service notamment pour des applications critiques.
Au sein de la thématique Commande et Diagnostic des Systèmes, on s’intéresse plus particulièrement au développement de nouvelles architectures de commande robuste tolérantes aux défauts (au niveau sources d’énergie, actionneurs électriques, convertisseurs statiques, …) de chaines d’actionnement notamment dans le cadre du véhicule électrique/hybride et de l’avion plus électrique.

Le développement des techniques de diagnostic est une étape primordiale dans nos approches (Fault Tolerant Controls) afin de prédire et détecter l’apparition des défauts. Cette étape précède l’élaboration d’une loi de commande capable d’assurer la stabilité avec des performances acceptables du véhicule en mode normal et en mode dégradé pour un profil de mission donné.
Des validations expérimentales sont menées sur plusieurs bancs d’actionnement à différents niveaux de puissance.

Drone
Drone autonome
Simulateur aéronautique
Simulateur de tests d'algorythmes
Machine à reluctance
Machine à reluctance japonaise
Twizzy autonomes avec capteurs
Twizzy autonome avec capteurs

 

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