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Conception systémique d'une locomotive hybride autonome : application à la locomotive hybride de démonstration et d'investigations en énergétique LhyDIE développée par la SNCF

Akli, Cossi Rockys (2008) Conception systémique d'une locomotive hybride autonome : application à la locomotive hybride de démonstration et d'investigations en énergétique LhyDIE développée par la SNCF. (Systemic design of an autonomous hybrid locomotive : application in the hybrid locomotive of demonstration and investigations in energetic, LHyDIE developed by the FNRC (French National Railway Company).)

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Abstract

Dans le cadre du projet PLATHEE (Plate-forme pour Trains Hybrides Economes en Energie et respectueux de l'environnement) la SNCF et le laboratoire LAPLACE s'inté- ressent à la conception, au dimensionnement et à la gestion d'énergie d'une locomotive hybride autonome baptisée LHYDIE (Locomotive Hybride de Démonstration et d'Investigation en Energétique). La locomotive hybride est constituée d'un groupe diesel couplé à des accumulateurs Ni-Cd et des supercondensateurs. Une première phase d'étude selon une approche de conception séquentielle a permis, à partir d'une architecture pré dénie, de synthétiser une stratégie de gestion d'énergie puis de dimensionner les éléments de la locomotive. Dans cette phase d'étude, nous avons mis en évidence la nécessité "d'utiliser le bon modèle au bon moment", c'est-à-dire de mettre en bonne adéquation modèles et phase de conception. Nous avons ainsi présenté plusieurs niveaux de modélisation, chacun étant associé à une phase de conception particuli ère. A partir de ces modèles à niveau de granularité variable, nous avons présenté et validé l'architecture, le dimensionnement et la gestion système de la locomotive LHYDIE. Une seconde phase d'étude a consisté à reprendre le problème selon une démarche de conception simultanée, basée sur un modèle systémique dimensionnel couplé à un outil d'optimisation multicritère. Cet outil permet d'eectuer simultanément diérents choix paramétriques inhérents aux dimensions, mais aussi à la stratégie de gestion voire à l'architecture système. Les principaux critères visés sont la consommation et pollution, la durée de vie des composants (de stockage en particulier) et le coût système. Les dimensions et choix en termes de stratégie de gestion issus de cette thèse sont directement exploités sur la locomotive LHYDIE, actuellement en cours de construction. ABSTRACT : In the framework of the PLATHEE (PLAte-forme pour Trains Hybrides Economes en Energie et respectueux de l'environnement) project, SNCF and LAPLACE laboratory are together involved with other partners in the design, the energy management and the sizing of a hybrid locomotive so-called LHYDIE (Locomotive Hybride de Démonstration et d'Investigation en Energétique). This hybrid locomotive integrates a diesel generator coupled with Ni-Cd accumulators and supercapacitors. Based on a "sequential design approach", starting from a pre-dened architecture, the rst step deals with the synthesis of the energy management strategy followed by the system sizing. During this rst study step, the necessity of "using the right model for the right goal" is put forward : models and design steps are set in accordance. Several granularity levels of modelling are then proposed following the design stage. From these models, architecture, energy management and sizing of the LHYDIE locomotive are dened and validated. A second step of this study consists in a revision of the design process following a "simultaneous design approach" based on a systemic modelling coupled with a multi criteria optimisation tool. This tool allows simultaneously choosing parameters dealing with sizing, management and even system architecture issues. Main targeted criteria are fuel burn, polluted emissions, life cycle (in particular for storage devices) and system cost. Design choices in terms of sizing and energy management are directly exploited and adapted on the LHYDIE locomotive prototype actually built in SNCF facilities

Department or laboratory:Laboratoire Plasma et Conversion d'Energie - LAPLACE (Toulouse, France)
Directeur de thèse:Roboam, Xavier and Sareni, Bruno
Uncontrolled Keywords:Systémique - Véhicule hybride - Hybridation ferroviaire - Gestion énergétique - Stockage - Gestion énergétique fréquentielle - Locomotive hybride - Batterie - Supercondensateurs -Groupe Diesel - Modélisation - Optimisation multicritère - Mission. KEYWORDS : Systemic hybrid vehicle - Railway traction - Energy management - Storage - Frequency based energy management - Hybrid locomotive - Accumulators - Supercapacitors - Diesel generator - Modelling - Multi criteria optimisation - Driving mission
Subjects:Electrical engineering
Deposited On:09 February 2010

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