C OMPLEMENT AU DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS DE STOCKAGE

Le dimensionnement des éléments de stockage, comme il est présenté dans la partie V.2, est réalisé en considérant la période du profil de mission où les SSE sont les seules sources disponibles dans la poutre, cette période étant dimensionnant en termes d’énergie, notamment pour les accumulateurs. Pour compléter cette étude, il est nécessaire de vérifier que le dimensionnement des éléments de stockage convient également pour le reste de la mission.

On s’intéresse donc à la période de la mission où toutes les sources sont disponibles, y compris les S/G, en configuration normale. Celle-ci correspond globalement à la phase en vol de l’aéronef. Au cours de cette période, la gestion d’énergie répartit l’appel de puissance des charges entre les différentes sources en fonction de leur caractéristique dynamique. Un autre aspect de la gestion d’énergie, illustré au paragraphe IV.2.2.1.2, est la « régulation » de l’état de charge des SSE du bus n°1 autour d’une référence. Ainsi, l’élément de stockage SCAP1 est rechargé par la batterie ACC1, elle-même rechargée par les S/G. Par conséquent, la puissance moyenne fournie par les éléments de stockage, pendant le fonctionnement en vol, est nulle. En Figure V-24, les courants des sources SCAP1 et ACC1 sont donnés sur une durée de 2000s, ils sont issus de la simulation du fonctionnement de la poutre au cours de la mission. Il apparaît clairement sur l’allure du courant de SCAP1 qu’une phase de décharge (courant positif) est suivie d’une phase de recharge (courant négatif), ce qui permet le maintien de l’état de charge autour de sa référence. Il en est de même pour la batterie, bien que cela soit moins évident à l’observation de l’allure du courant de la source ACC1. En fait, les pics de décharge sont relativement faibles en énergie, et le courant de charge est faible mais constant entre deux pics de décharge pour tenir compte de la limitation en recharge de la batterie. En moyenne, les courants de charge et de décharge s’équilibrent et l’état de charge de la batterie est maintenu constant.

Pour s’assurer que les éléments de stockage dimensionnés supportent ces fluctuations de courant (i.e. de puissance), on propose d’établir le diagramme Energie/Puissance correspondant à cette sollicitation sur le reste du profil de mission, afin de le comparer ensuite aux diagrammes Energie/Puissance issus du dimensionnement des SSE (Cf. Figure V-22 et Figure V-23).

-0,1 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1

-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Energie [J]

Puissance [W]

Wbat(Ibat_ch) @ Cn Wbat(Ibat_dech) @ Cmax Wbat_max

167 CONFIDENTIEL

FIGURE V-24 : ALLURE DES COURANTS DEMANDES AUX SSE AU COURS DE LA MISSION

Par exemple le tracé de l’énergie du pack de supercondensateurs SCAP1 en fonction de sa puissance est donné en Figure V-25. La surface formée par ce tracé est ensuite considérée et est insérée dans le diagramme Energie/Puissance propre au dimensionnement du pack de supercondensateurs (Cf. Figure V-26). On observe que cette surface est répartie de part et d’autre des deux axes : l’axe des abscisses correspondant à une énergie nulle et l’axe des ordonnées correspondant à une puissance nulle. Cela signifie bien que les supercondensateurs se déchargent (puissance positive) et se rechargent (puissance négative), et qu’ils restituent de l’énergie (énergie positive) et en récupèrent (énergie négative).

CONFIDENTIEL

FIGURE V-25 : DIAGRAMME ENERGIE/PUISSANCE DE LA SOURCE SCAP1 AU COURS DE LA MISSION

L’intégration de la surface correspondant aux fluctuations de puissance et d’énergie au cours de la mission sur le diagramme Energie/Puissance issu du dimensionnement montre que les supercondensateurs peuvent supporter ces fluctuations. En effet, la surface définie en Figure V-25 s’inscrit aisément dans la zone délimitant les caractéristiques d’énergie et de puissance de la source SCAP1.

168

FIGURE V-26 : DIAGRAMME ENERGIE/PUISSANCE – COMPLEMENT AU DIMENSIONNEMENT DE SCAP1

De plus, cette représentation graphique permet de déterminer l’intervalle dans lequel peut être comprise la référence pour la « régulation » de l’état de charge. D’une part, on détermine sa valeur minimale, en dessous de laquelle il n’est pas souhaitable de descendre. Si l’état de charge est « régulé » autour d’une valeur inférieure à 60%, le pack de supercondensateurs n’est pas en mesure de fournir la puissance demandée au cours de la mission. De même, si l’état de charge est « régulé » autour d’une valeur supérieure à 90%, les supercondensateurs ne sont plus en mesure de stocker l’énergie en excès sur la poutre. L’état de charge référence est donc compris entre 60 et 90%.

La même démarche est effectuée pour la batterie ACC1. La surface obtenue à partir des fluctuations en énergie et en puissance n’est pas répartie de manière égale autour des axes des abscisses et des ordonnées car le comportement de la batterie n’est pas symétrique en charge et en décharge (Cf. Figure V-27).

FIGURE V-27 : DIAGRAMME ENERGIE/PUISSANCE – COMPLEMENT AU DIMENSIONNEMENT DE ACC1

-0,1 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1

-1,2 -0,7 -0,2 0,3 0,8

Energie [J]

Puissance [W]

Wpack (Ipack) @ Ipack_max Wpack (Upack_max) Wpack_max

100

60 50

0 SOC [%]

-0,1 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 1,1

-0,2 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

Energie [J]

Puissance [W]

Wbat(Ibat_ch) @ Cn Wbat(Ibat_dech) @ Cmax Wbat_max

100

65

50

0 SOC [%]

169

Comme pour le pack de supercondensateurs, cette représentation graphique permet de déterminer les valeurs minimale et maximale pour la référence de l’état de charge. L’intervalle est le suivant : [65 ; 90]% pour l’état de charge référence de la batterie ACC1.

Le dimensionnement des éléments de stockage a été réalisé dans le but de fournir l’énergie nécessaire au début de la mission. Il permet également d’assurer le reste de la mission en fournissant la puissance demandée par les charges et en stockant l’énergie en excès, le cas échéant.

Après s’être assuré que le dimensionnement est valable sur l’intégralité du profil de mission, l’étape suivante consiste à valider ce dimensionnement « énergétique » par une simulation du fonctionnement des SSE dans le domaine temporel, à l’aide des modèles établis dans les chapitres II et III.

4 V

L’objet de cette partie est de valider le dimensionnement des éléments de stockage ACC1, SCAP1 et SCAP2, réalisé précédemment, par simulation du comportement des éléments de stockage en réponse à une sollicitation. La validation proposée tient compte de l’association des sources : les éléments de stockage du bus n°1 sont associés à des convertisseurs et la répartition des courants est maîtrisée ; les éléments de stockage du bus n°2 sont directement connectés au bus et la répartition des courants se fait par la différence de leur impédance.