2.2 D U PROFIL DE CHARGE DE LA POUTRE AU PROFIL DE COURANT POUR LES ELEMENTS DE STOCKAGE Dans ce paragraphe, les profils de courant sont élaborés pour chacune des sources, et
2.2.1 P ROFILS DE COURANT POUR LES SOURCES DU BUS N °1
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2.2 D
U PROFIL DE CHARGE DE LA POUTRE AU PROFIL DE COURANT POUR LES ELEMENTS DE STOCKAGE122 CONFIDENTIEL
On note que la régulation de tension du bus n°1 est localisée au plus près de la source la plus dynamique, que sont les supercondensateurs, ce qui va dans le sens d’une meilleure efficience de la régulation de tension. Les lois de gestion d’énergie fixent alors les références en courant pour les sources du bus n°1 en considérant la régulation de tension réalisée au niveau du convertisseur associé à la source SCAP1. Dans cette configuration, les éléments de stockage du bus n°1 sont particulièrement sollicités. Les profils de courant pour valider les modèles des sources ACC1 et SCAP1 peuvent donc être établis à partir de la simulation du fonctionnement de la poutre en configuration normale.
2.2.1.2 SIMULATION DE LA POUTRE EN CONFIGURATION NORMALE
La modélisation et la simulation de la poutre complète sont réalisées dans le but de valider la stratégie de gestion de l’énergie. Pour atteindre les objectifs de régulation de la tension des bus et de limitation du prélèvement de puissance sur les générateurs, la gestion d’énergie élaborée par Bienaimé [45] répartit l’appel de courant demandé par les charges des deux bus entre les sources en présence selon des critères dynamiques, comme cela est défini au paragraphe IV.1. L’atteinte de ces objectifs implique une sollicitation spécifique des éléments de stockage. Premièrement, pour que la régulation des tensions de bus soit satisfaisante (dans le sens où les variations de tension sont conformes au cahier des charges), la source la plus dynamique, en l’occurrence les supercondensateurs, est particulièrement sollicitée pour fournir la puissance demandée par les charges. Deuxièmement, pour que les variations de puissance demandée aux S/G soient limitées, les accumulateurs sont sollicités pour faire le « tampon » d’énergie entre les supercondensateurs et les générateurs. En effet, les accumulateurs sont sollicités lorsque les variations de puissance demandées par les charges sont trop lentes pour être prises en charge par les supercondensateurs, mais trop rapides pour être assurées par les générateurs.
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Une simulation de la poutre électrique est effectuée en configuration normale, sur une mission complète. Les résultats présentés ci-après sont issus des travaux de Bienaimé [45]. L’allure des courants des éléments de stockage du bus n°1 est donnée en Figure IV-6. La simulation de la poutre complète permet la prise en compte des courants de démarrage des S/G, qui ne font pas partie des profils de charge tels que définis dans le paragraphe IV.2.1. La convention utilisée est la suivante : le SSE se décharge quand le courant est positif.
CONFIDENTIEL
FIGURE IV-6 : SIMULATION DE LA POUTRE ELECTRIQUE – ALLURE DES COURANTS DES SSE DU BUS N°1
Ces résultats de simulation montrent que les supercondensateurs SCAP1 fournissent un courant à dynamique rapide et que la limitation dynamique appliquée aux accumulateurs ACC1 est active. Les SSE du bus n°1 sont donc bien utilisés de manière complémentaire. Ainsi, on peut considérer que les supercondensateurs fournissent la puissance à dynamique rapide demandée par les charges spécifiques et que les accumulateurs (et les S/G lorsqu’ils sont en génération) fournissent la puissance à dynamique moins élevée demandée par les charges de fond.
Les travaux de Bienaimé [45] démontrent que, grâce à une telle sollicitation des sources ACC1 et SCAP1, la régulation du bus n°1 est efficiente. Les variations de tension sont comprises dans l’intervalle de tolérance admis pour la tension du bus n°1.
CONFIDENTIEL
Le troisième objectif de la gestion d’énergie est le maintien des états de charge des éléments de stockage autour d’une référence. Cette référence doit être assez élevée pour que l’énergie stockée soit suffisante pour compenser l’appel de puissance des charges, mais pas trop élevée de manière à récupérer la puissance excédentaire notamment lors des phases transitoires (typiquement lors de la désactivation d’une charge). La stratégie de gestion de l’énergie développée par Bienaimé [45] prévoit de recharger les supercondensateurs par les accumulateurs, et les accumulateurs par les générateurs.
Des simulations de la poutre, on extrait l’évolution des états de charge des SSE du bus n°1 (Cf. Figure IV-7).
124 CONFIDENTIEL
FIGURE IV-7 : SIMULATION DE LA POUTRE ELECTRIQUE – EVOLUTION DES ETATS DE CHARGE DES SSE DU BUS N°1
2.2.1.3 PROFIL DE COURANT POUR LA SOURCE ACC1
Le profil de courant pour la source ACC1 est issu des profils de charge de la poutre, passés par le filtre de la gestion d’énergie. On exploite alors la simulation du fonctionnement de la poutre complète en configuration normale, et particulièrement la consigne de courant demandée à ACC1, pour déterminer un profil de validation des modèles d’accumulateur. Comme cela a été souligné à plusieurs reprises, les SSE sont les seules sources disponibles pendant les vingt premières minutes de la mission, et par la suite ils sont rechargés par les S/G. Le début de mission est très sollicitant en énergie pour la source ACC1, cette période est donc retenue pour établir le profil de courant servant à la validation des modèles. Le profil de courant pendant 20min est ensuite ramené à une cellule et est présenté en Figure IV-8. La capacité équivalente au profil de courant, demandée à une cellule est de 1,6 Ah.
2.2.1.4 PROFIL DE COURANT POUR LA SOURCE SCAP1
Le profil de courant pour les supercondensateurs du bus n°1 est également obtenu en exploitant la simulation du fonctionnement de la poutre complète en configuration normale. L’analyse de la consigne de courant demandée à la source SCAP1 (Cf. Figure IV-6) montre que sa puissance moyenne est nulle ; autrement dit, dès que les supercondensateurs ont fourni un courant et que leur état de charge s’éloigne de la référence, ils sont rechargés par les accumulateurs. Le profil est donc essentiellement un profil en puissance et non en énergie.
On retient alors les pics de courant les plus représentatifs pour élaborer le profil de validation des modèles de supercondensateur. Du profil de courant demandé à la source SCAP1, sont extraites les soixante premières
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secondes correspondant à la mise sous tension des équipements, et la séquence à partir de 20min correspondant à l’instant où un S/G est en génération et où un grand nombre de charges est activé. Le profil de courant pour valider les modèles de supercondensateur est adapté pour une cellule de 650F et est présenté en Figure IV-9. Le premier pic du profil de courant équivaut à une puissance de 250W pour une cellule.
FIGURE IV-8 : PROFIL DE COURANT POUR VALIDATION DES MODELES D’ACCUMULATEUR LI-ION POLYMERE 4,8 AH
FIGURE IV-9 : PROFIL DE COURANT POUR VALIDATION DES MODELES DE SUPERCONDENSATEUR 650F
Dans cette partie, les profils de courant pour la validation des modèles des sources ACC1 et SCAP1 ont été élaborés à partir de la simulation du fonctionnement de la poutre en configuration normale, où les éléments de stockage du bus n°1 sont fortement mis à contribution, suivant la gestion d’énergie dans la poutre.
0 500 1000 1500
0 2 4 6 8 10 12 14 16
Décharge sur un profil de courant - ACC LiPo 4.8A.h - 20°C
temps [s]
Courant [A]
Profil de courant
0 20 40 60 80 100 120 140 160 180
-10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Décharge sur un profil de courant - SCAP 650F - 20°C
temps [s]
Courant [A]
Profil de courant
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