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THÈSE - Recherches d'optimums d'énergies pour charge/décharge d'une batterie à technologie avancée dédiée à des applications photovoltaïques

charge/décharge d'une batterie  dédiée à des applications photovoltaïques
Reynaud, Jean-François
Sous la direction du : 
Directeur de thèse
Alonso, Corinne
Ecole doctorale: Génie électrique, électronique, télécommunications (GEET)
laboratoire/Unité de recherche : Laboratoire d'Analyse et d'Architecture des Systèmes (LAAS) - CNRS
Mots-clés libres : Conversion d'énergie optimisée - Générateur photovoltaïque - Architecture distribuée - Stockage de l'énergie - BMS - Système intégrés d'énergie autonome - Accumulateur Li-ion
Sujets : Electricite, électronique, automatique

TABLE DES MATIERES


I INTRODUCTION GENERALE 

II GENERALITES : LE STOCKAGE ELECTROCHIMIQUE ET L’ENERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE 

II.1 INTRODUCTION  

II.2 DES TECHNOLOGIES DE STOCKAGE EN EVOLUTION 

II.3 UN BESOIN SPECIFIQUE A L’HABITAT SOLAIRE  

II.3.1 GENERALITES
II.3.2 LE STOCKAGE DE L’ENERGIE SOLAIRE VIA UN GENERATEUR ELECTROCHIMIQUE
II.3.3 LES BATTERIES COMME ELEMENTS DE STOCKAGE DE L’ENERGIE D’UN RESEAU
II.3.4 LES APPLICATIONS ISOLEES ET AUTONOMES
II.3.5 LES TECHNOLOGIES LITHIUM-ION INNOVANTES
II.3.5.1 RAPPEL SUR LE PRINCIPE D’UN ACCUMULATEUR LITHIUM-ION
II.3.5.2 DEFIS ET INNOVATIONS TECHNOLOGIQUES
II.3.6 MODELISATION D’UNE CELLULE ELECTROCHIMIQUE LITHIUM-ION
II.3.6.1 CRITERES CARACTERISTIQUES D’UN ACCUMULATEUR LITHIUM-ION
II.3.6.2 MODELE EQUIVALENT
II.3.7 METHODES DE CHARGE D’UN ACCUMULATEUR LITHIUM-ION
II.3.7.1 FONCTIONNEMENT EN CHARGE
II.3.7.2 INFLUENCE DE LA TENSION DE CHARGE SUR LE PROCESSUS DE CHARGE
II.3.7.3 INFLUENCE DU COURANT DE CHARGE SUR LE PROCESSUS DE CHARGE 

II.4 L’ENERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE 

II.4.1 LA CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE
II.4.1.1 GENERALITES
II.4.1.2 CARACTERISTIQUES ELECTRIQUES ET MODELISATION
II.4.1.3 RENDEMENT DES CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES
II.4.2 LE GENERATEUR PHOTOVOLTAÏQUE
II.4.2.1 MISE EN SERIE/PARALLELE
II.4.2.2 INFLUENCE DE LA TEMPERATURE ET DE L’ECLAIREMENT SUR LES CARACTERISTIQUES D’UN GPV
II.4.2.3 PROTECTION D’UN GENERATEUR PHOTOVOLTAÏQUE
II.4.3 LES APPLICATIONS DES SYSTEMES PHOTOVOLTAÏQUES
II.4.3.1 LES SYSTEMES RACCORDES AU RESEAU
II.4.3.2 LES SYSTEMES ISOLES ET AUTONOMES
II.4.4 PRINCIPE DE LA RECHERCHE DU POINT MAXIMAL DE PUISSANCE
II.4.4.1 GENERALITES ET PRINCIPE D’UNE COMMANDE MPPT
II.4.4.2 LES COMMANDES MPPT NUMERIQUES DU LAAS-CNRS
II.4.4.3 PERFORMANCE DES COMMANDES MPPT NUMERIQUES 

II.4.5 EVOLUTION DES CHAINES DE CONVERSION PHOTOVOLTAÏQUES 

II.4.6 SYNTHESE DES REGLEMENTATIONS DE L’INTEGRATION AU BATI ET BESOIN D’EVOLUTION DES PROFILS DE CONSOMMATION
II.5 SYNTHESE 

III LES BATTERIES LITHIUM-ION : DU STOCKAGE ELECTROCHIMIQUE AVANCE A LA GESTIONELECTRONIQUE OPTIMISEE 

III.1 INTRODUCTION
III.2 GENERALITES
III.2.1 CAHIER DES CHARGES
III.2.2 SPECIFICATIONS D’UTILISATION D’UN MODULE LIPV
III.2.2.1 DIMENSIONNEMENT D’UN MODULE LIPV POUR L’HABITAT
III.2.2.2 BILAN DE L’ANALYSE THERMIQUE DU SYSTEME MODULE LIPV
III.2.3 PRESENTATION DE L’ARCHITECTURE SYSTEME DU MODULE LIPV 

III.3 PRESENTATION DE LA CHAINE DE CONVERSION PHOTOVOLTAÏQUE LIPV 

III.3.1 CONVERSION DC/DC (CONVERTISSEUR C1)
III.3.2 RESULTATS EXPERIMENTAUX 

III.4 DEFINITION ET REALISATION DE LA FONCTION DE STOCKAGE 

III.4.1 PROFIL D’USAGE DE LA BATTERIE
III.4.2 DETERMINATION DE L'ENERGIE INITIALE DE LA BATTERIE
III.4.3 CARACTERISTIQUES ET SPECIFICATIONS ELECTRIQUES
III.4.4 SPECIFICATIONS MECANIQUES ET DIMENSIONNELLES DES BATTERIES
III.4.5 COMPORTEMENT EN VIEILLISSEMENT CALENDAIRE ET CYCLAGE
III.4.6 DETERMINATION DE L’ETAT DE CHARGE D’UN ACCUMULATEUR LI-ION
III.4.7 COMPORTEMENT EN SITUATION EXTREME ET ABUSIVE 

III.5 CONCEPTION D’UN SYSTEME DE GESTION DE BATTERIE (BMS) OPTIMISE POUR LE MODULE LIPV 

III.5.1 SPECIFICATIONS DES MODES DE FONCTIONNEMENT
III.5.2 METHODE D’ANALYSE FONCTIONNELLE DU SYSTEME DE GESTION DE LA BATTERIE
III.5.2.1 GESTIONNAIRE DE BATTERIE LI-ION (BMS)
III.5.2.2 MISE EN SERIE DES ELEMENTS BATTERIE
III.5.2.3 SENSIBILITE AU SEUIL DE TENSION
III.5.2.4 DISPERSION DES ELEMENTS
III.5.3 GESTION DE LA BATTERIE ET STRATEGIES OPTIMISEES
III.5.3.1 OPTIMISATION DU PROFIL DE CHARGE ET DE DECHARGE DES ELEMENTS BATTERIE
III.5.3.2 CRITERES DE FIN DE CHARGE
III.5.3.3 CRITERES DE FIN DE DECHARGE
III.5.3.4 CRITERES EN TEMPERATURE 

III.6 SYSTEME DE PROTECTION DES CELLULES BATTERIE 

III.7 SYNTHESE  

IV LE MODULE PHOTOVOLTAÏQUE MULTIFONCTIONNEL LIPV 

IV.1 INTRODUCTION  

IV.2 SPECIFICATIONS DES DIFFERENTES METHODES D’EQUILIBRAGE  

IV.2.1 METHODE PAR RESISTANCE SHUNT DISSIPATRICE
IV.2.2 METHODE PAR CONVERTISSEUR BUCK-BOOST A
IV.2.3 METHODE PAR CONVERTISSEURS BUCK-BOOST B
IV.2.4 CALCUL DES PERTES DES METHODES D’EQUILIBRAGE 

IV.3 MODULE ELECTRONIQUE DE CELLULE BATTERIE LITHIUM-ION (MECB) 

IV.4 SYSTEME D’ACQUISITION TEMPS REEL IHM_LIPV 

IV.5 DEVELOPPEMENT D’UN BANC DE MESURE SPECIFIQUE 

IV.5.1 MOYENS ET OUTILS DE MESURE
IV.5.2 ETUDE ET CONCEPTION D’UN BANC D’ESSAI SPECIFIQUE
IV.5.2.1 NUMERISATION DES GRANDEURS PHYSIQUES
IV.5.2.2 ACQUISITION DES PARAMETRES
IV.5.2.3 PRECISION DES MESURES
IV.5.2.4 SECURITE DES ESSAIS
IV.5.3 LOGICIEL DU BANC DE MESURE 

IV.6 ESSAIS ELECTRIQUES DU MODULE MULTIFONCTIONNEL EN ENSOLEILLEMENT REEL 

IV.6.1 ESSAI JOURNEE ENSOLEILLEE
IV.6.2 ESSAI JOURNEE NUAGEUSE
IV.6.3 BILAN THERMIQUE
IV.6.4 ESSAI SUR PLUSIEURS JOURS SUR LE SITE DU LAAS-CNRS 

IV.7 MISE EN PARALLELE DE MODULES MLIPV  

IV.8 SYNTHESE
V CONCLUSION GENERALE ET PERSPECTIVES
VI REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES
VII ANNEXES  

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Ditulis oleh: younes younes - mardi 30 octobre 2012

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