Chapitre III :
Modélisation d'un Véhicule Hybride
série
I. Introduction
Afin de pouvoir arriver à simuler un véhicule
hybride série et pourvoir développer une
stratégie de commande, il faut être capable de
déterminer quels sont les couples et les vitesses imposés au
moteur de traction en interaction avec le profil de la route. Pour ce faire,
nous établissons un bilan des efforts appliqués au
véhicule.
Apres avoir élaboré le modèle dynamique,
la seconde étape consiste à modéliser les
éléments internes de chaque sous systèmes à fin de
pouvoir simuler le comportement de ces derniers sur logiciel Matlab/Psim, ce
qui nous donnera une vue approximative de la nature de la stratégie de
commande a réalisé.
II. Modèle mécanique du
véhicule
Le comportement d'un véhicule en mouvement le long de
son sens de déplacement est déterminé par toutes les
forces qui agissent sur lui dans cette direction. La figure III.1 montre les
forces agissant sur un véhicule en mouvement. L'effort de traction
F~ dans la zone de contact située entre les pneus des roues
motrices et la surface de la route propulse le véhicule vers l'avant.
Elle est produite par le couple de la centrale, et ensuite
transféré à travers la transmission aux roues motrices.
Lorsque le véhicule est mobile, il y'a une résistance qui tente
d'arrêter son mouvement. Elle comprend en général la
résistance au roulement, la traînée aérodynamique et
la résistance en montée.
~~~~
Le modèle mécanique du véhicule doit
permettre de calculer la puissance nécessaire pour propulser ce dernier
en fonction de ses caractéristiques, de sa vitesse et de son
accélération. Afin de calculer la puissance nécessaire
à l'avancement du véhicule, on applique le principe fondamental
de la dynamique (P.F.D.),
M dt = ? F~ext (III.1)
Chapitre III : Modélisation d'un Véhicule Hybride
série.
G
P
á r
Figure III.1 : Bilan des forces sur le
véhicule Le bilan des forces extérieures au véhicule est
illustré par la figure III.1.
dV~ ~ ~~ ~~~~ ~~~
~~~~
MV ~~ =F air + P + Fr + Ft + Rr . (III.2)
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~
La force équivalente à la résistance de
l'air F air sur le véhicule est donnée par
l'équation :
F~air = -1 ~~ ! V S Cx
~~, (III. 3)
~
La résistance des roues sur le sol Fr
est donnée par la formule :
F~r = -P Cr cos a z, (III.4)
D'après la figure III.1 on peut voir que la composante de
la force de traction F~t suivant ÿ
est nulle, on porte dans ce cas les équations que sur l'axe
z.
dv
Mv
~~ = +- 1 ~~ ! V S Cx - Mv g sin ) -
Mv g C! cos ) + Ft/ ~~ (III.5)
dt ~
L'expression de la force de traction Ft
mécanique est :
dv
Ft = Mv 1
dt + 2 Pair V2S Cx + Mv g
sin a + Mv g Cr cos a, (III.6)
La puissance mécanique (Pm)
nécessaire à l'avancement du véhicule est égale au
produit de la force de traction et de la vitesse,
Pm = Ft, (III.7)
Donc, d'après (III.5) et l'expression de la puissance de
traction du véhicule en fonction de la
vitesse V et de l'accélération
dv est :
dt
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Chapitre III : Modélisation d'un Véhicule Hybride
série.
~~
1 = ~ +~~ ~~ + ~ ~~ r 2 S C$ + ~~ g sin ) +
~~ g Cr cos )/. (III.8)
2
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