II.2. Stockeur d'énergie
Pour notre cas, une batterie est utilisée comme
source de stockage d'énergie. Cette batterie est associée
à un hacheur Boost afin de réaliser l'étage de
tension du bus continu. Ce hacheur doit être bidirectionnel,
autrement-dit inverseur en courant.
a) Batterie
C'est l'élément qui assure le stockage
de l'énergie électrique sous forme chimique,
caractérisée par sa capacité et son énergie
massique, afin d'alimenter le véhicule d'une façon permanente.
Les principales technologies utilisées pour les véhicules
hybrides sont : Lithium-ion, Ni-MH, Lithium-polymère ce dernier
présente les meilleures performances mais sa gestion est très
délicate et son prix est élevé. [EHSA05]
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Chapitre II : Représentation Macroscopique Véhicule
Hybride Série
Figure II.4 : Vue interne d'une batterie
[FRUM13]
Le principe de fonctionnement de celle-ci est que la
réaction chimique entre les électrodes et l'électrolyte
provoque une oxydoréduction. Dans ce cas, l'électrode
négative subit une oxydation, c'est-à-dire que la réaction
chimique libère des électrons, tandis que l'électrode
positive subit elle une réduction, autrement dit elle absorbe des
électrons. Ce déséquilibre des charges électriques
génère la F.E.M (Force Électro-Motrice) de
l'accumulateur.
Nominal Current Discharge Characteristic at 0.2C (3A)
Voltage
200
180
160
140
120
Courbe de décharge Zone nominale
Zone exponentielle
0 5 10 15 20
Ampere-hour (Ah)
E0 = 182.0063, R = 0.28333, K = 2.6563, A = 20.4, B = 1
200
180
160
140
120
Voltage
0 5 10 15 20
30 A 60 A
Ampere-hour (Ah)
Figure II.5 : Courbe de décharge d'une batterie
Li-Ion pour différentes charges en Ah
[MATH13]
L'un des objectifs de contrôle d'énergie,
qui sera développé dans le chapitre IV, est de faire fonctionner
la batterie dans la zone nominale (figure II.5) pour un rendement plus
élevé.
Page 19
Chapitre II : Représentation Macroscopique Véhicule
Hybride Série
Les batteries utilisées actuellement dans un
véhicule hybride doivent rependre aux conditions suivantes :
y' Une bonne puissance massique (rapport puissance/poids
en W/kg) permettant de
bonnes accélérations ;
y' Une bonne énergie massique (Wh/kg) synonyme
d'une bonne autonomie ;
y' Une tension stable engendrant des performances
régulières ;
y' Une durée de vie élevée,
calculée en nombre de cycles de
chargement/déchargement,
conduisant à une diminution du coût pour
l'utilisateur ;
y' Entretien faible et recyclage facile.
180
150
VE : Véhicule électrique
VEH : Véhicule Hybride
Power Assist : Véhicule avec
démarreur
Lithium
VE
VEH
Power Assist
NiMH
NiCd
100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000
0
0
Plomb
120
90
60
Energie (Wh/kg)
30
Puissance (W/kg)
Figure II.6 : L'énergie massique en fonction de la
puissance massique pour différents types d'accumulateurs
[GUEN11]
Les batteries Nickel-Hydrure de Métal
possèdent toutes les performances déjà soulignés
sauf que leur durée de vie est encore faible pour une batterie de
traction (à forte profondeur de décharge).
Le tableau II.1 présente les différentes
caractéristiques pour différents types de batteries
utilisées dans les véhicules de tractions.
Il est important de souligner que dans le domaine des
batteries, les évolutions sont toujours lentes du fait de la
complexité des systèmes chimiques mis en oeuvre.
[KELLY02]
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Chapitre II : Représentation Macroscopique Véhicule
Hybride Série
Tableau II.1 : Caractéristique des
différentes batteries pour une application VH [EHSA05]
|
Batteries
|
Energie
Wh/kg
|
Puissance
W/J.g
|
Rendement
%
|
Cycle de
vie
|
Cout
USD/kWh
|
|
Plomb-Acide
|
35-50
|
150-400
|
80
|
500-1000
|
100-150
|
|
Nickel-Cadmium
|
30-50
|
100-150
|
75
|
1000-2000
|
250-350
|
|
Nickel-Métal-Hydrure
|
60-80
|
200-300
|
75
|
1000-2000
|
250-350
|
|
Aluminium-Air
|
200-300
|
100
|
<50
|
/
|
/
|
|
Zinc-Air
|
100-220
|
30-80
|
60
|
500
|
90-120
|
|
Sodium-Sulfure
|
150-240
|
230
|
85
|
1000
|
200-350
|
|
Sodium-Nickel-Chaloride
|
90-120
|
230
|
80
|
1000
|
250-350
|
|
Lithium-Polymère
|
150-200
|
350
|
|
1000
|
150
|
|
Lithium-Ion
|
80-130
|
200-300
|
>95
|
1000
|
200
|
b) Convertisseur associé (Hacheur)
| 
