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Accueil  >  Recherche & transfert de technologie > Electronique  > Stockage de l’énergie électrique dans les systèmes autonomes et embarqués

Stockage de l’énergie électrique dans les systèmes autonomes et embarqués

Présentation

Dans un système embarqué, le stockage de l’énergie électrique est réalisé principalement par des accumulateurs électrochimiques (plomb-acide, lithium-ion,…). Grâce à la réversibilité des réactions au sein de ces éléments, il est possible de les recharger à partir d’une source d’énergie électrique (réseau embarqué, panneau photovoltaïque, générateur).

L’autonomie est dépendante du niveau d’énergie stockée dans l’accumulateur (exprimée en Ah associée à une tension). Dans le domaine des transports (rail, route, avion), les besoins en énergie sont plus élevés. Pour un véhicule électrique, l’énergie embarquée est de l’ordre de 20kWh (72mégaJoule) pour une autonomie d’environ 150km.

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Toutefois, d’autres paramètres influencent l’autonomie d’un système. La température interne de l’accumulateur, le vieillissement, le profil de courant de l’accumulateur, …

Ma thématique de recherche porte sur l’impact de ces paramètres sur l’énergie disponible au sein des accumulateurs. Dans le cadre de ma thèse, j’ai commencé ces travaux à l’université d’Artois (laboratoire LSEE). Actuellement, je les poursuis au laboratoire LAPLACE dans le groupe GENESYS.

MODELISATION ET ESSAIS EXPERIMENTAUX

Lors de mes travaux de thèse, une étude de l’influence d’un courant de charge à forte composante sinusoïdale (sin²) sur l’efficacité de la charge d’une batterie au plomb-acide a été effectuée. Cette forme particulière du courant de charge est présente lorsque le chargeur de batterie fonctionne en correction de facteur de puissance. Une hypothèse a été émise à partir du modèle de Randles de la cellule électrochimique et de la forme du courant de charge : la valeur moyenne du courant circule dans la branche Faradique du modèle tandis que la composante sinusoïdale à 100Hz circule dans la branche capacitive. Des essais expérimentaux ont montré que l’efficacité de la charge n’est pas dégradée.

Actuellement, au sein du groupe GENESYS du laboratoire LAPLACE, je travaille sur une application aéronautique concernant l’hybridation d’un réseau électrique de secours par des accumulateurs lithium-ion. La source électrique de secours employée sur un avion « plus électrique » est une turbine éolienne. Son hybridation avec un accumulateur lithium-ion permet de réduire sa taille. Différentes stratégies d’hybridation ont été testées sur un banc expérimental.

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Collaboration et diffusion

Réalisation d’un convertisseur de puissance (contrat CIFRE)

Les travaux de thèse effectués, en collaboration avec la société Hawker, ont donnés lieu à la réalisation d’un convertisseur de puissance de 1,5kW fonnctionnant soit en chargeur de batterie ou variateur de vitesse pour un chariot électrique de manutention à motorisation continue.

Secteurs d’activités

Les travaux de thèse ont été effectués dans la cadre d’une collaboration (CIFRE) entre le laboratoire LSEE de l’université d’Artois et la société HAWKER (fabricant de batterie au plomb et chargeur de batterie pour chariots électriques de manutention et pour des applications stationnaires).

L’étude menée au LAPLACE sur le réseau électrique de secours et son hybridation par des accumulateurs lithium-ion est réalisée dans le cadre d’un programme scientifique regroupant les industriels du secteur aéronautique (AIRBUS) et du secteur des accumulateurs (SAFT).

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