Dissertations / Theses: 'Batteries management system'

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Rahman, Asgar. "The optimal reverse logistics network for consumer batteries in North America." Thesis, Massachusetts Institute of Technology, 2013. http://hdl.handle.net/1721.1/90702.

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Abstract:

Thesis: S.M. in Engineering and Management, Massachusetts Institute of Technology, Engineering Systems Division, System Design and Management Program, 2013. Cataloged from PDF version of thesis. Includes bibliographical references (pages 79-81). The recycling of household consumer batteries is gaining legislative support throughout North America. The intent of this thesis document is to provide a broad overview of the current North American reverse logistics network for consumer batteries. Topics discussed include the viability of recycling for particular battery chemistries, collection methods, recycling methods, the current legislative environment, and the incentives to participate in the reverse logistics network for the various stakeholders identified. This document culminates in the explicit high-level definition of the available reverse logistics networks and the execution of a global warming potential analysis for each network. It is shown that, of the two available reverse logistics networks, in terms of kg C02 equivalents generated per metric ton of batteries processed one network is approximately double the environmental impact of the other. However, despite the magnitude of this difference, in an overall context this difference may not outweigh other factors for consideration. These other factors include cost, materials recovered, and overall environmental impact which would consider ecosystem quality and human health. This research was conducted using available public information as well as interviews with key individuals who are directly participating in the reverse supply chains. prepared by Asgar Rahman. S.M. in Engineering and Management

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Ali, Haider Adel Ali, and Ziad Namir Abdeljawad. "THERMAL MANAGEMENT TECHNOLOGIES OF LITHIUM-ION BATTERIES APPLIED FOR STATIONARY ENERGY STORAGE SYSTEMS : Investigation on the thermal behavior of Lithium-ion batteries." Thesis, Mälardalens högskola, Akademin för ekonomi, samhälle och teknik, 2020. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:mdh:diva-48904.

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Abstract:

Batteries are promising sources of green and sustainable energy that have been widely used in various applications. Lithium-ion batteries (LIBs) have an important role in the energy storage sector due to its high specific energy and energy density relative to other rechargeable batteries. The main challenges for keeping the LIBs to work under safe conditions, and at high performance are strongly related to the battery thermal management. In this study, a critical literature review is first carried out to present the technology development status of the battery thermal management system (BTMS) based on air and liquid cooling for the application of battery energy storage systems (BESS). It was found that more attention has paid to the BTMS for electrical vehicle (EV) applications than for stationary BESS. Even though the active forced air cooling is the most commonly used method for stationary BESS, limited technical information is available. Liquid cooling has widely been used in EV applications with different system configurations and cooling patterns; nevertheless, the application for BESS is hard to find in literature.To ensure and analyze the performance of air and liquid cooling system, a battery and thermal model developed to be used for modeling of BTMS. The models are based on the car company BMW EV battery pack, which using Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC) prismatic lithium-ion cell. Both air and liquid cooling have been studied to evaluate the thermal performance of LIBs under the two cooling systems.According to the result, the air and liquid cooling are capable of maintaining BESS under safe operation conditions, but with considering some limits. The air-cooling is more suitable for low surrounding temperature or at low charging/discharge rate (C-rate), while liquid cooling enables BESS to operate at higher C-rates and higher surrounding temperatures. However, the requirement on the maximum temperature difference within a cell will limits the application of liquid cooling in some discharge cases at high C-rate. Finally, this work suggests that specific attention should be paid to the pack design. The design of the BMW pack is compact, which makes the air-cooling performance less efficient because of the air circulation inside the pack is low and liquid cooling is more suitable for this type of compact battery pack.

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Kloeblen, Arne. "Construction and integration of a battery pack and management system into a solar car." Thesis, Nelson Mandela Metropolitan University, 2013. http://hdl.handle.net/10948/d1018654.

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Abstract:

In today’s world, we have reached the point where conventional energy forms are inevitably running out. At the same time, the technology for alternative energy harnessing is improving with big steps, especially with society rethinking their high consumption of finite energy and material. This opens the opportunity und increases acceptance for projects and research to prove its actual implementation and to push the boundaries of current technology further.One particular area of application is the automotive sector showcasing raise of costs due to depleting fuel. Solar powered cars are raising interest as it could be a way to complete independence of any resource that has to be produced, mined or in any way transported to the place of consumption. Involvement with the view to enhance their research in this field has become interesting for universities.With solar powered cars, new problems emerge, amongst others the amount of harnessed sun power and the storage to have it available at the point of use. Due to the low energy available, energy storage as light and as efficient as possible is needed. A system is required that allows to be operated independently of its surrounding in a way it is controllable.Lithium-ion based batteries were seen as the most applicable way to execute this, as they give the highest energy density with lower losses than stable, commercially available energy storage mediums.It was decided to design, build and integrate a battery system with its safety circuit into a solar car. After material selection suppliers were searched and contacted. With the successful manufacturing of this system combining different processing methods, partially at university and partially in the industry, the project included a monitoring and management system and protective measures. It was implemented so that neither the limitations of the chemistry and the physical cells nor the vibration occurring while driving the car prevents its proper use. Besides this, communication and dimensions to operate within the car followed, allowing the driver and convoy to access information and control the system.This battery system proved to be practical in street use comparable with that of regular cars and posed as a safe and effective energy supply for an electrically driven car, meeting the given demands.

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Yang, Feng. "An agent-based approach to battery management system with balancing and fault-tolerance capabilities." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCA005.

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Abstract:

Les avancées scientifiques et technologiques en matière de stockage d'énergie ont permis le développement d'appareils mobiles énergétiquement autonomes, tels que les smartphones et les véhicules électriques (EVs). Dans ces dispositifs, l'énergie est habituellement stockée sous forme électrochimique, souvent dans des batteries au lithium.Par rapport aux batteries au plomb classiques, les piles au lithium ont une densité d'énergie élevée, un faible taux d'auto-décharge et sont plus respectueuses de l'environnement. Cependant, ces batteries doivent être couplées avec des systèmes électroniques de gestion des batteries (SGBs), chargés d'en assurer la performance etla sécurité. En effet, la performance du « pack » batterie peut être affectée par de multiples mécanismes liés, par exemple, au vieillissement, aux défauts ou aux conditions de fonctionnement et ayant pour impact une réduction importante de l'autonomie du système. Grâce à un contrôle approprié de la structure de la batterie, un SGB est capable de compenser certains de ces mécanismes. De même, d'un point de vue sécurité, un SGB peut aider à prévenir les incendies et d'autres risques en isolant les éléments défectueux du reste du pack.Le sujet de cette thèse porte sur le développement d'un SGB innovant et adaptatif capable de prendre en compte des attentes des utilisateurs en matière de performance et de sécurité. Le SGB proposé s'appuie sur un mécanisme décisionnel distribué basé sur le paradigme des systèmes multi-agents (SMA), dans lequel chaque cellule est considérée comme un agent. Le mécanisme décisionnel proposé repose sur une topologie de câblage dédiée associée à des stratégies de communication et de contrôle adaptées. L'approche proposée améliore l'adaptabilité, la résilience et les performances du système et permet la reconfiguration de la topologie du paquet pour isoler des cellules défectueuses et, le cas échéant, utiliser des cellules de rechange pour recréer une structure de paquets complète ou équilibrer l'énergie entre les cellules. Le SGB permet ainsi une meilleure tolérance aux pannes de l'ensemble, ainsi que l'augmentation de son endurance démontrant ainsi une performance plus élevée que celle obtenu par des SGB classiques.Afin d'évaluer la validité des travaux proposés, une plate-forme de co-simulation est développée afin de valider expérimentalement la solution proposée. Trois catégories des tests ont été réalisées pour valider la fonction d'équilibrage des cellules, la fonction de tolérance aux pannes, et l'intégration de ces deux fonctions dans un système unique. Les tests ont également été exécutés avec un pack batterie de grande taille afin d'évaluer l'évolutivité de l'approche. Les résultats des simulations montrent que la méthode proposée est opérationnelle et fonctionne comme prévu. Bien que les coûts attendus soient plus élevés que pour les méthodes traditionnelles, l'approche proposée pourrait être utilisée pour des applications spécifiques où une fiabilité et une performance élevées sont nécessaires, comme pour les applications militaires par exemple Progress in energy storage science and technology enables the development of mobile devices, such as smart-phones and electric vehicles (EVs). In these devices, energy is usually stored in electrochemical form, often in lithium-based batteries.Compared to classical lead-acid batteries, lithium batteries have a high-energy density, a low self-discharge rate and are environmental friendly. However, such batteries must be coupled with electronic Battery Management Systems (BMSs), aimed at ensuring the performance and the safety of the battery pack. The performance of the pack may be affected by multiple mechanisms, for example related to aging, faults, or operation conditions. Through appropriate control of the battery pack structure, a BMS is capable of compensating some of these mechanisms. Similarly, a BMS can help prevent fires and other risk hazards by isolating problematic portions of the pack.This thesis is concerned with the development of a novel and smart BMS, taking into account the concerns of users about performance and safety. The proposed BMS is made of distributed decision-making based on a multi-agent system, in which each cell is considered as an agent. A dedicated pack wiring topology is presented, together with the corresponding communication and control strategies. This approach improves the adaptability, resilience and performance of system, and enables the reconfiguration of the pack topology to either isolate cells and use spare cells to recreate a complete pack structure, or balance energy among cells. The BMS thus enables a better fault-tolerant operation of the pack, as well as increasing its endurance through a higher performance, compared to classical BMSs.In order to evaluate the validity of the proposed work, a co-simulation platform is developed to run multiple tests. Three categories of tests are used to validate the cell balancing function, the fault-tolerant control function, and the integration of both balancing and fault-tolerant functions in a single system. Tests are also run on a larger pack to evaluate the scalability of the approach. Simulation results show that the proposed method is operational and performs as expected. Although the expected costs are higher than those of traditional methods, the results of this work could benefit specific applications where high reliability and performance are required, such as military applications for instance

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Svensson, Henrik. "Pre-Study for a Battery Storage for a Kinetic Energy Storage System." Thesis, Uppsala universitet, Elektricitetslära, 2015. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-249173.

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Abstract:

This bachelor thesis investigates what kind of battery system that is suitable for an electric driveline equipped with a mechanical fly wheel, focusing on a battery with high specific energy capacity. Basic battery theory such as the principle of an electrochemical cell, limitations and C-rate is explained as well as the different major battery systems that are available. Primary and secondary cells are discussed, including the major secondary chemistries such as lead acid, nickel cadmium (NiCd), nickel metal hydride (NiMH) and lithium ion (Li-ion). The different types of Li-ion chemistries are investigated, explained and compared against each other as well as other battery technologies. The need for more complex protection circuitry for Li-ion batteries is included in the comparison. Request for quotations are made to battery system manufacturers and evaluated. The result of the research is that the Li-ion NMC energy cell is the best alternative, even if the cost per cell is the most expensive compared to other major technologies. Due to the budget, the LiFeMnPO4 chemistry is used in the realisation of the final system, which is scaled down with consideration to the power requirement.

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Annavajjula, Vamsi Krishna. "A FAILURE ACCOMMODATING BATTERY MANAGEMENT SYSTEM WITH INDIVIDUAL CELL EQUALIZERS AND STATE OF CHARGE OBSERVERS." University of Akron / OhioLINK, 2007. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=akron1190318540.

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McLandrich, Andrew M. "Sensorless Control of a Bidirectional Boost Converter for a Fuel Cell Energy Management System." Thesis, Virginia Tech, 2003. http://hdl.handle.net/10919/34553.

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Abstract:

Fuel cells have the potential to provide clean power for a variety of uses including stand-alone residential power. But to increase the acceptance of fuel cells for off-grid generation, the cost of the energy management system must be greatly reduced. Of the many ways to accomplish this, this paper looks at reducing cost through topology changes and elimination of current sensors. A dual 2.5kW non-isolated bidirectional boost converter is designed and analyzed. The various bidirectional boost topologies are compared on cost and ability to meet the specifications. A sensorless average current mode is designed, implemented and verified through testing in a low-cost fixed-point DSP. Both boost and buck modes are accurately modeled and voltage and current controllers are designed for good closed-loop response. The accuracy of the sensorless average current measurement is investigated in both modes of operation. A classical dual-loop controller is implemented in boost mode with the sensorless average current and in buck mode, a dual controller operating in either current or voltage mode is implemented. The design is verified through testing in boost and buck mode and it is shown that the results are acceptable. Master of Science

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Kircheva, Nina. "Contribution de l'émission acoustique pour la gestion et la sécurité des batteries Li-ion." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00960011.

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Abstract:

L'objectif de cette thèse est de démontrer que l'Emission Acoustique (AE) est une technique appropriée pour devenir un outil de diagnostic de l'état de charge, de santé et de sécurité pour les batteries lithium-ion. Ces questions sont actuellement des points clés important pour l'amélioration des performances et des durées de vie de la technologie. La structure de ce document est organisée en deux principaux chapitres expérimetaux l'un consacré à deséléments lithium-ion composés de composés d'intercalation et l'autre à desalliages de lithium.Dans le premier cas, les résultats présentés concernent le suivi par AE de la formation de la SEI et de la première intercalation des ions lithium dans la structure du graphite pour des éléments LiFePO4/C. Les événements AE provenant de plusieurs sources ont été identifiés et correspondent à la formation de gaz (bulles) et à des phénomènes de craquelures (ouvertures du bord des plans de graphène quand la SEI est formée et l'écartement quand les stades d'insertion du graphite-lithium sont finis). De plus, une étude par spectroscopie d'impédance a été menée durant un vieillissement calendaire en température sur des éléments formés à différents régimes de courant. Dans le second cas, le mécanisme d'insertion/extraction du lithium dans des éléments LiAl/LiMnO2 a été étudié en associant plusieurs techniques incluant des techniques électrochimiques, AE et post-mortem pour évaluer les mécanismes de dégradation. Lors du cyclage, les événements acoustiques sont plus intenses lors du processus de décharge et ils peuvent être attribués principalement à l'alliage avec la transformation de phase de -LiAl en -LiAl accompagnée d'une expansion volumique importante. L'émission acoustique peut ainsi offrir une nouvelle approche pour gérer le fonctionnement des technologies lithium-ion basées non plus seulement sur des paramètres électrochimiques classiques mais aussi sur des paramètres acoustiques. Des nouveaux d'états de santé et de sécurité peuvent ainsi être envisagés.

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Renaudineau, Hugues. "Hybrid Renewable Energy Sourced System : Energy Management & Self-Diagnosis." Thesis, Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0336/document.

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Abstract:

Cette thèse a pour but le développement d'une source photovoltaïque autonome ayant des capacités d'auto-diagnostic. Un structure d'hybridation spécifique est proposée consistant en une hybridation DC de sources photovoltaïques, d'une batterie au lithium et de supercondensateurs. Des modèles dynamiques des convertisseurs boost conventionnels et de leur variante avec isolation galvanique sont proposés. Un observateur d'état est ensuite présenté pour estimer en ligne les différents paramètres représentant les pertes des convertisseurs. On montre qu'il est possible d'utiliser ces paramètres estimés pour la gestion de l'énergie dans le système, avec en particulier l'optimisation du rendement de structures parallèles. L'optimisation des sources photovoltaïques est aussi étudiée avec une attention particulière accordée aux phénomènes d'ombrage partiel et le design d'un algorithme de maximisation de la puissance produite (MPPT) dans le cas d'une architecture distribuée série. De part une architecture de puissance spécifique, on propose aussi une méthode d'estimation de l'état de santé (SOH) de la batterie qui est validée sur des cellules de batterie Li - ion et LiFePO4. On montre que le convertisseur Cuk isolé avec inductances couplées est parfaitement adapté pour faire du diagnostic en ligne sur les batteries par injection de courant. Enfin, un schéma de gestion de l'énergie global est proposé, et on vérifie le bon fonctionnement de l'ensemble de la source hybride proposée This thesis interested on developing a stand-alone photovoltaic system with self-diagnosis possibility. A specific structure has been proposed consisting in a DC hybridization of photovoltaic sources, a Lithium-based battery and supercapacitors. Dynamics models of the boost converter and the current-fed dual-bridge DC-DC converter are proposed and an efficient state observer is proposed to estimate the models equivalent losses' parameters online. It is shown that the estimated parameters can be used in the energy management scheme, with in particular optimisation of the efficiency of paralleled structures. The photovoltaic source optimization is also studied with special attention on shading phenomenon and design of MPPT technique especially on the case of distributed series architecture. Through a specific hybridization structure, State-Of-Health estimation is tested on Li-ion and LiFePO4 batteries. It is shown that the isolated coupled-inductors Cuk converter is very efficient for battery estimation through current injection. Finally, a global energy management scheme is proposed, and the developed stand-alone photovoltaic system is validated to operate as supposed

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Hémery, Charles-Victor. "Etudes des phénomènes thermiques dans les batteries Li-ion." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00968666.

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Abstract:

Les travaux présentés dans cette thèse concernent l'étude thermique des batteries Li-ion en vue d'une application de gestion thermique pour l'automobile. La compréhension des phénomènes thermiques à l'échelle accumulateur est indispensable avant de réaliser une approche de type module ou pack batterie. Ces phénomènes thermiques sont mis en évidence à partir d'une modélisation thermique globale de deux accumulateurs de différentes chimies, en décharge à courant constant. La complexité du caractère résistif de l'accumulateur Li-ion a mené au développement d'un modèle prenant en compte l'interaction entre les phénomènes électrochimiques et thermiques, permettant une approche prédictive de son comportement. Enfin la réalisation de deux boucles expérimentales, de simulation de systèmes de gestion thermique d'un module de batterie, montre les limites d'un refroidissement classique par air à respecter les critères de management thermique. En comparaison, le second système basé sur l'intégration innovante d'un matériau à changement de phase (MCP) se montre performant lors de situations usuelles, de défauts ou encore lors du besoin d'une charge rapide de la batterie.

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Renaudineau, Hugues. "Hybrid Renewable Energy Sourced System : Energy Management & Self-Diagnosis." Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2013. http://www.theses.fr/2013LORR0336.

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Abstract:

Cette thèse a pour but le développement d'une source photovoltaïque autonome ayant des capacités d'auto-diagnostic. Un structure d'hybridation spécifique est proposée consistant en une hybridation DC de sources photovoltaïques, d'une batterie au lithium et de supercondensateurs. Des modèles dynamiques des convertisseurs boost conventionnels et de leur variante avec isolation galvanique sont proposés. Un observateur d'état est ensuite présenté pour estimer en ligne les différents paramètres représentant les pertes des convertisseurs. On montre qu'il est possible d'utiliser ces paramètres estimés pour la gestion de l'énergie dans le système, avec en particulier l'optimisation du rendement de structures parallèles. L'optimisation des sources photovoltaïques est aussi étudiée avec une attention particulière accordée aux phénomènes d'ombrage partiel et le design d'un algorithme de maximisation de la puissance produite (MPPT) dans le cas d'une architecture distribuée série. De part une architecture de puissance spécifique, on propose aussi une méthode d'estimation de l'état de santé (SOH) de la batterie qui est validée sur des cellules de batterie Li - ion et LiFePO4. On montre que le convertisseur Cuk isolé avec inductances couplées est parfaitement adapté pour faire du diagnostic en ligne sur les batteries par injection de courant. Enfin, un schéma de gestion de l'énergie global est proposé, et on vérifie le bon fonctionnement de l'ensemble de la source hybride proposée This thesis interested on developing a stand-alone photovoltaic system with self-diagnosis possibility. A specific structure has been proposed consisting in a DC hybridization of photovoltaic sources, a Lithium-based battery and supercapacitors. Dynamics models of the boost converter and the current-fed dual-bridge DC-DC converter are proposed and an efficient state observer is proposed to estimate the models equivalent losses' parameters online. It is shown that the estimated parameters can be used in the energy management scheme, with in particular optimisation of the efficiency of paralleled structures. The photovoltaic source optimization is also studied with special attention on shading phenomenon and design of MPPT technique especially on the case of distributed series architecture. Through a specific hybridization structure, State-Of-Health estimation is tested on Li-ion and LiFePO4 batteries. It is shown that the isolated coupled-inductors Cuk converter is very efficient for battery estimation through current injection. Finally, a global energy management scheme is proposed, and the developed stand-alone photovoltaic system is validated to operate as supposed

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Shamsi, Mohammad Haris. "Analysis of an electric Equivalent Circuit Model of a Li-Ion battery to develop algorithms for battery states estimation." Thesis, Uppsala universitet, Elektricitetslära, 2016. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:uu:diva-298427.

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Abstract:

Batteries have imparted momentum to the process of transition towards a green future. However, mass application of batteries is obstructed due to their explosive nature, a trait specific to Li-Ion batteries. To cater to an efficient battery utilization, an introduction of a battery management system would provide an ultimate solution. This thesis deals with different aspects crucial in designing a battery management system for high energy as well as high power applications. To build a battery management system capable of predicting battery behavior, it is necessary to analyze the dynamic processes happening inside the battery. Hence, a battery equivalent circuit model is proposed in this thesis as well as proper analysis is done in MATLAB to project a generic structure applicable to all Li-Ion chemistries. The model accounts for all dynamic characteristics of a battery including non-linear open circuit voltage, discharge current and capacity. Effect of temperature is also modeled using a cooling system. The model is validated with test current profiles. Less than 0.1% error between measured and simulated voltage profiles indicates the effectiveness of the proposed model to predict the runtime behavior of the battery. Furthermore, the model is implemented with the energy as well as the power battery pack. State of charge calculations are performed using the proposed model and the coulomb counting method and the results indicate only a 4% variance. Therefore, the proposed model can be applied to develop a real-time battery management system for accurate battery states estimation.

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GIORDANO, FRANCESCO. "Optimal Management of Network Integrated EV Batteries by Individual EV Usage Forecasts: Vehicle to Home and Vehicle to Grid Case Studies." Doctoral thesis, Politecnico di Torino, 2021. http://hdl.handle.net/11583/2898046.

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Sandoval, Marcelo. "Electric vehicle-intelligent energy management system for frequency regulation application using a distributed, prosumer-based grid control architecture." Thesis, Georgia Institute of Technology, 2013. http://hdl.handle.net/1853/47708.

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Abstract:

The world faces the unprecedented challenge of the need change to a new energy era. The introduction of distributed renewable energy and storage together with transportation electrification and deployment of electric and hybrid vehicles, allows traditional consumers to not only consume, but also to produce, or store energy. The active participation of these so called "prosumers", and their interactions may have a significant impact on the operations of the emerging smart grid. However, how these capabilities should be integrated with the overall system operation is unclear. Intelligent energy management systems give users the insight they need to make informed decisions about energy consumption. Properly implemented, intelligent energy management systems can help cut energy use, spending, and emissions. This thesis aims to develop a consumer point of view, user-friendly, intelligent energy management system that enables vehicle drivers to plan their trips, manage their battery pack and under specific circumstances, inject electricity from their plug-in vehicles to power the grid, contributing to frequency regulation.

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Narayan, Anand. "State and Parametric Estimation of Li-Ion Batteries in Electrified Vehicles." Thesis, KTH, Elkraftteknik, 2017. http://urn.kb.se/resolve?urn=urn:nbn:se:kth:diva-217124.

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Abstract:

The increasing demand for electric vehicles (EVs) has led to technological advancementsin the field of battery technology. State of charge (SOC) estimation is a vital function ofthe battery management system - the heart of EVs, and Kalman filtering is a commonmethod for SOC estimation. Due to the non uniformities in tuning and testing scenarios,quantifying performance of SOC estimation algorithms is difficult. Gathering data fordifferent operational scenarios is also cumbersome. In this thesis, SOC estimation algorithmsare developed and tested for a variety of scenarios like varying sensor noise andbias properties, varying state and parameter initializations as well as different initial celltemperatures. A validated and open-source simulation plant model is used to enable easygathering of data for different operational scenarios.The simulation results show that unscented Kalman filter performs better than extendedKalman filter in presence of hard nonlinearities and high initial uncertainties. However,both filters gave similar performance under nominal conditions implying that the choiceof estimation algorithms must depend on operational scenarios. Observability analysisalso gave valuable information to aid in selection of algorithms. The simulation plantmodel facilitated easy data collection for initial development of algorithms, which werethen tested successfully using a real dataset. Further testing using real datasets is requiredto enhance validation. Den ¨okande efterfr°agan p°a elfordon har lett till teknologiska framsteg inom omr°adet batteriteknik.Estimering av batteriets laddningstillst°and ¨ar en essentiell funktion i batteristyrsystemet,hj¨artat i ett elfordon, och g¨ors ofta genom att till¨ampa metoden Kalmanfiltrering.P°a grund av varierande implementations och testmetodik i litteraturen ¨ar detsv°art att kvantifiera estimeringsalgoritmer. I denna avhandling utvecklas algoritmer f¨oratt estimera ett batteris laddningstillst°and. Algoritmerna testas f¨or olika former av sensorfeloch initialtillst°and, samt f¨or en rad olika temperaturer. En validerad datormodell avbatteri, sensorer och omgivning nyttjas f¨or att generera representativa data f¨or de olikaf¨orh°allandena.Simuleringsresultat visar att den s°a kallade doftl¨osa varianten av Kalmanfiltret (UKF)presterade b¨attre ¨an det utvidgade Kalmanfiltret (EKF) i fall d¨ar systembeteendet ¨ar mycketolinj¨art och d°a initialtillst°andet ¨ar os¨akert. Under normala f¨orh°allanden presterardock de b°ada algoritmerna likv¨ardigt, vilket antyder att valet av algoritm b¨or g¨oras medavseende anv¨andningsscenario. En observerbarhetsanalys av de olika filtervarianterna gavytterligare v¨ardefull information f¨or valet av algoritm. Efter utveckling av filtreringsalgoritmernai simuleringsmilj¨o utf¨ordes tester p°a faktiska m¨atdata med goda resultat. F¨or attfullst¨andig validering av algoritmerna kr¨avs emellertid mer utt¨ommande tester.

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Mawonou, Kodjo. "Développement d’algorithmes adaptatifs embarqués et débarqués du système de gestion batterie pour l’estimation des états de la batterie en usage automobile." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASC028.

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Abstract:

Les aspects environnementaux prennent une part croissante dans les préoccupations des pouvoirs publics et de l’opinion. Dans ce contexte les constructeurs automobile doivent y répondre en proposant des véhicules ayant un respect de l’environnement toujours plus important. Ces travaux de thèse s’inscrivent dans le développement de véhicules électriques (VEs). L’énergie des véhicules électriques et hybrides est stockée dans des batteries constituées de nombreuses cellules électro-chimiques (souvent lithium-ion) connectées les unes aux autres en série et en parallèle. Ces cellules nécessitent une étroite surveillance pour assurer un fonctionnement sécurisé des VEs. Cette fonction est assurée dans le véhicule par le système de gestion de batterie (BMS).Dans la première partie de la thèse, nous étudions les solutions de réduction de la charge de calcul du BMS lorsque de nombreuses cellules sont utilisées. Pour augmenter la précision de l’estimation de l’état de charge (SoC), nous avons étudié et implanté un estimateurs d’état à base d’un modèle d’ordre fractionnaire.La deuxième partie de l’étude est consacrée au vieillissement des batteries Li-ion. Tout d’abord nous avons établi des nouveaux indicateurs de vieillissement. Puis à l’aide des données recueillies pendant l’utilisation des VEs, nous avons mise au point un estimateur d’état de santé (SoH) par apprentissage. L’apprentissage est effectué en fonction des comportements des utilisateurs des VEs.Pour finir, nous fournissons un outil de classification des facteurs aggravant du vieillissement Environmental issues are increasingly concerning to public opinion and authorities. Accordingly, Automobile manufacturers have to propose more environmental friendly vehicles. This thesis project goes to the general scope of battery-driven vehicles. The energy of the electric and hybrid vehicles is stored in batteries pack made of numerous electrochemical cells. Lithium-ion cells are the most commonly used, and are one another connected in series and parallel. These batteries packs, require an enhanced surveillance assured by a dedicated controller called Battery ManagementSystem (BMS).The first part of the work deals with computational burden reductionin the BMS when several battery cells are utilized in battery packs. To improvethe precision of batteries state of charge (SoC) estimation, we have studied and implemented a fractional order model (FOM) based state estimator for Li-ionbatteries.The second part of the study is dedicated to Li-ion batteries health management. First, new state of health (SoH) indicators were designed. Furthermore, a datadriven SoH predictor was designed using EVs data collected over time. The model training was conducted based on extracted user’s behaviors. Finally, a tool is provided for ageing factors ranking

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Gaptia, Maï Moussa Lawan. "Gestion optimale d'énergie électrique à partir des sources d'énergies renouvelables dédiées aux sites isolés Power control for decentralized energy production system based on the renewable energies — using battery to compensate the wind/load/PV power fluctuations Three level Neutral-Point-Clamped Inverter Control Strategy using SVPWM for Multi-Source System Applications Wind turbine and Batteries with Variable Speed Diesel Generator for Micro-grid Applications." Thesis, Normandie, 2019. http://www.theses.fr/2019NORMLH28.

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Abstract:

Les travaux de thèse s’inscrivent dans les problématiques des travaux de recherche de l’équipe thématique : Maitrise des Energies Renouvelables et systèmes de Stockage (MERS) du laboratoire GREAH-EA3220. Ils englobent le dimensionnement des éléments constitutifs du système et la gestion optimale de l’énergie électrique pour un système hybride (Diesel à vitesse variable, Eolien, PV et Batteries) dédié aux sites isolés. Les sources de production d'énergie alimentent des charges par le biais de convertisseurs multi-niveaux d’électronique de puissance. Le groupe électrogène comportant un moteur diesel à vitesse variable est considéré comme la principale source d’énergie utilisée pour contrôler la tension continue du point de couplage. Ce type de groupe électrogène est choisi pour optimiser la consommation du carburant. Il est sollicité pour délivrer une puissance électrique compatible avec le régime du moteur qui supporte mal les variations fréquentes et rapides. Les sources d’énergie renouvelables dont on cherche à augmenter la part d’énergie pour satisfaire la demande sont pilotées de manière à extraire instantanément le maximum de puissances disponible par les ressources (ensoleillement, vent). Celles-ci imposent ainsi leurs dynamiques et leurs intermittences au point de couplage. Le pack des batteries sert à compenser les fluctuations rapides de l’énergie provenant des sources d’énergie renouvelables par rapport à une évolution plus lente prise en charge par le groupe électrogène. La gestion des interactions au sein du système électrique hybride résultant est assurée au moyen de convertisseurs statiques multi-niveaux (AC / DC, DC / DC et DC / AC). Une approche de gestion d’énergie électrique fondée sur la répartition fréquentielle des perturbations induites au point de couplage par les sources renouvelables. Une plateforme expérimentale à échelle réduite (1/22) a été développée pour valider expérimentalement les approches théoriques et les simulations. Les résultats de simulations obtenus dans l’environnement logiciel Matlab/Simulink/SimPowerSystems et ceux issus du dispositif expérimental réalisé et piloté par dSPACE-1104 prouvent l’adéquation des méthodes de contrôle proposées The thesis works are part of the research work of the thematic team: Mastery of Renewable Energies and Storage Systems (MERS) of the GREAH-EA3220 laboratory. They include the dimensioning of the constituent elements of the system and the optimal management of electrical energy for a hybrid system (Variable speed Diesel, Wind, PV and Batteries) dedicated to isolated sites. Power sources supply loads through multi-level converters of power electronics. The generator set with a variable speed diesel engine is considered to be the main source of energy used to control the DC voltage at the coupling point. This type of generator is chosen to optimize fuel consumption. It is used to deliver an electrical power compatible with the engine speed which does not tolerate frequent and rapid variations. Renewable energy sources whose share of energy is sought to meet demand are managed so as to instantly extract the maximum power available from resources (sunshine, wind). These thus impose their dynamics and their intermittences at the coupling point. The battery pack is used to compensate for rapid fluctuations in energy from renewable energy sources compared to a slower evolution supported by the generator. Interactions within the resulting hybrid electrical system are managed by means of multi-level static converters (AC / DC, DC / DC and DC / AC). An electrical energy management approach based on the frequency distribution of disturbances induced at the coupling point by renewable sources. An experimental platform on a reduced scale (1/22) has been developed to experimentally validate theoretical approaches and simulations. The results of simulations obtained in the Matlab / Simulink / SimPowerSystems software environment and those from the experimental device produced and piloted by dSPACE-1104 prove the adequacy of the proposed control methods

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Croci, Lila. "Gestion de l'énergie dans un système multi-sources photovoltaïque et éolien avec stockage hybride batteries/supercondensateurs." Phd thesis, Université de Poitiers, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00943296.

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Abstract:

Ce mémoire présente le travail de recherche effectué pour la conception d'une stratégie de commande originale, destinée aux systèmes de puissance hybrides en sites isolés. Le système considéré, voué à l'alimentation électrique d'une habitation, comprend deux sources, un groupe de panneaux photovoltaïques et une petite éolienne, et deux types de stockage, un banc de batteries lithium-ion et un de supercondensateurs. Face au problème de gestion de l'énergie dans un système hybride, et aux enjeux de maximisation de sa puissance produite, nous proposons de développer une stratégie de commande basée sur les flux d'énergie. pour cela, nous présentons dans un premier temps les modélisations d'Euler-Lagrange et hamiltonienne du système. Ces modèles permettent d'utiliser la propriété de passivité de celui-ci, et ainsi de synthétiser des commandes par injection d'amortissement pour chaque source, afin de maximiser sa production, et pour les supercondensateurs, dans le but d'assurer une répartition cohérente des flux d'énergie entre eux et les batteries. Les commandes sont finalement mises en œuvre dans un simulateur, puis dans un banc d'essai expérimental, afin d'une part de comparer leurs performances à celles de solutions préexistantes, et d'autre part de valider le bon fonctionnement du système hybride complet les utilisant.

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Agbli, Kréhi Serge. "Modélisation multiphysique des flux énergétiques d’un couplage photovoltaïque-électrolyseur PEM-pile à combustible PEM en vue d’une application stationnaire." Thesis, Besançon, 2012. http://www.theses.fr/2012BESA2001/document.

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Abstract:

A l’aide de la Représentation Energétique Macroscopique (REM) comme outil de modélisation graphique, la modélisation et la gestion d’énergie d’une application stationnaire isolée à base d’un système PEMFC couplé à l’énergie solaire photovoltaïque comme source principale d’énergie sont développées. Afin d’assurer une autonomie du système en combustible, un électrolyseur PEM est intégré au dispositif. En outre, des packs de batteries et de supercondensateurs permettent un stockage d’énergie et de puissance.Grâce à la modularité de la REM, les modèles respectifs des différentes entités énergétiques du système ont été développés avant de les assembler pour reconstituer un modèle global. Une caractéristique propre de la REM étant la commande, une Structure Maximale de Commande (SMC) est déduite du modèle REM du système par application de règles d’inversion.Le phénomène d’effet échelle a permis de dimensionner le système grâce à un profil de consommation domestique d’énergie électrique. Une stratégie de gestion énergétique basée sur la méthode du bilan des flux de puissance et prenant en compte les dynamiques de chaque source a été développée. Différents modes de fonctionnement ont été étudiés. Grâce è un profil d’ensoleillement d’une journée, la pertinence du modèle a été évaluée. Il a été en outre introduit un couplage entre la méthode du bilan des flux de puissance et la logique floue afin que la stratégie de gestion redéfinisse les références des grandeurs électriques en tenant compte de l’état de charge des batteries et de celui des supercondensateurs A stand alone multi-source system based on the coupling of photovoltaic energy and both a PEM electrolyser and a PEMFC for stationary application is studied. The system gathers photovoltaic array as main energy source, ultracapacitors and batteries packs in order to smooth respectively fast and medium dynamic by supplying the load or by absorbing photovoltaic source overproduction. Because of the necessity of fuel availability, especially for islanding application like this one, a PEM electrolyser is integrated to the system for in situ hydrogen production.The main purpose being modeling and management of the power flows in order to meet the energy requirement without power cut, a graphical modeling tool namely Energetic Macroscopic Representation (EMR) is used because of its analysis and control strengths. Thanks to the modular feature of the EMR, the different models of each energetic entity of the system are performed before their assembling.By using scale effect, the energetic system sizing is performed according to a household power profile. Then, by the help of the multi-level representation, the maximal control structure (MCS) is deduced from the system EMR model. The electrical reference values of the MCS are generated by applying the power balancing method involving the own dynamic of each source into the energy management strategy. Different behavior modes are taken into account. By considering an irradiance profile for one day, the system is simulated highlighting its suitable behaviour. Moreover, the relevance of the introduced coupling between fuzzy logic controller and the power balancing method is pointed out

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Yurkovich, Benjamin J. "Electrothermal Battery Pack Modeling and Simulation." The Ohio State University, 2010. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1281632214.

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Eddahech, Akram. "Modélisation du vieillissement et détermination de l’état de santé de batteries lithium-ion pour application véhicule électrique et hybride." Thesis, Bordeaux 1, 2013. http://www.theses.fr/2013BOR14992/document.

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Abstract:

Cette thèse se concentre sur la fiabilité des batteries lithium pour des applications véhicules à faible émission en CO2. Pour cela, des méthodologies de caractérisation électriques et thermiques, des protocoles et des tests de vieillissement de batteries lithium sous différents modes (cyclage actif, calendaire simple et cyclage/calendaire) ont été mis en œuvre.Une première partie de ces travaux de thèse s’attache à la modélisation et à l’estimation des états de charge et de santé de la batterie.La deuxième partie est consacrée à l’étude du vieillissement calendaire des batteries lithium utilisant la spectroscopie d’impédance comme méthode de caractérisation. Ensuite, une méthode originale pour l’évaluation de l’état santé de la batterie est proposée. Elle est basée sur l’exploitation de l’étape de charge à tension constante lors d’une recharge complète et est donc bien adaptée à une intégration au sein d’un système de gestion de batterie. L’approche introduite est validée sur des données réelles de vieillissement allant jusqu’à deux ans de test.Enfin, une étude du phénomène de régénération de la capacité suite à un vieillissement des batteries de type combiné cyclage/calendaire est menée. Cette dernière partie constitue une ouverture pour le développement de stratégies d’usage des batteries lithium en incluant leur comportement thermique In this thesis, we focus on the reliability of lithium batteries used for automotive applications. For this purpose, electric and thermal characterization methodologies as well as aging tests under several modes (calendar, power cycling, calendar/power cycling) are carried out.In a first part of the work, battery modeling and battery state estimation (state-of-charge and state-of-health) are considered.Then, based on periodic characterization from electrochemical impedance spectroscopy, calendar aging is investigated. Next, we proposed an original process for precise battery state-of-health determination that exploits a full recharge and mainly constant-voltage charge step which allows easily its integration within a battery management system. Our experimental results, up to two years real-life data, confirm effectiveness of our technique.Finally, we study the capacity recovery phenomenon occurring due to combined battery aging (calendar/power cycling). This final part is almost dedicated to introduce strategies for battery use presenting at the same time a thermal behavior study

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浩輝, 遠藤, та Hiroaki Endo. "蓄電池併設型太陽光発電用パワーコンディショナを活用したエネルギーマネジメントシステムに関する研究". Thesis, https://doors.doshisha.ac.jp/opac/opac_link/bibid/BB13127435/?lang=0, 2020. https://doors.doshisha.ac.jp/opac/opac_link/bibid/BB13127435/?lang=0.

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Abstract:

本論文では，電力利用率向上と需給バランス調整に寄与する蓄電池付太陽光PCSの新たな制御法について検討を行い，その有効性を確認している。受電点の潮流に応じてPCSの力率を制御することで，逆潮流時には系統電圧の上昇を抑制しつつ，順潮流時には負荷への電力利用率を向上する手法を提案し，フィールド試験により有効性を定量評価した。また，受電電力の制御目標値を可変とする制御を用い目標値を最適化することで，新たな機器を付加する必要なく上げ下げのDRに対応し需給バランスを調整する制御手法を提案し，その有効性をシミュレーションおよび実機により検証した。 博士(工学) Doctor of Philosophy in Engineering 同志社大学 Doshisha University

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Walder, Georg [Verfasser]. "Adaptive, zellindividuelle Zustandsbestimmung in einem modularen Batterie-Management-System / Georg Walder." München : Verlag Dr. Hut, 2018. http://d-nb.info/1162767685/34.

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Khasawneh, Hussam Jihad. "ANALYSIS OF HEAT-SPREADING THERMAL MANAGEMENT SOLUTIONS FOR LITHIUM-ION BATTERIES." The Ohio State University, 2011. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1313603207.

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Mohammed, Abdul Haq. "DUAL PURPOSE COOLING PLATES FOR THERMAL MANAGEMENT OF LI-ION BATTERIES DURING NORMAL OPERATION AND THERMAL RUNAWAY." University of Akron / OhioLINK, 2018. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=akron1518535925672781.

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MUSIO, CLAUDIA. "Management strategies of electric vehicles and Concentrating Photovoltaic systems for microgrids." Doctoral thesis, Università degli Studi di Cagliari, 2016. http://hdl.handle.net/11584/266748.

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Abstract:

The present PhD dissertation is focused on the development of management strate- gies of electric vehicles and concentrating photovoltaic systems in microgrids (MGs). Firstly the MG concept and then the state-of-the-art analysis of the most important components (that are photovoltaic and energy storage systems and electric vehicles) are presented. Then, the first part of the thesis is focused on the concentrating photovoltaic (CPV) systems, the most promising new technology for improving the efficiency of PV systems. In particular, two prototypes characterization and the role of CPV systems in MGs are introduced. In fact, the knowledge of the CPV issues highlighted during the characterization process allows the development of a suitable EMS, in order to guarantee the quality, the reliability and the controllability of the MG and consequently of the main electrical power system, especially in presence of a large number of renewable energy sources (RESs). The second part of the dis- sertation deals with the analysis of two battery electric vehicles (BEVs) models. Nowadays, the exploitation of BEVs has to be placed in a future contest in which the vehicle batteries will perform different tasks in addition to driving purpose, such as the vehicle to grid (V2G) paradigm. Thus, an accurate model that reproduces the battery behavior under real dynamic driving conditions is mandatory, as well as its validation. Moreover, the EV modelling allows to make the EV feedback in- formation reliable for managing correctly and profitably an EV eet inside a MG. Consequently, in the last part, two management strategies (MSs) are presented. The former operates in a MG composed by office and laboratory loads, a CPV plant and a traditional at-plate PV one and a BEV eet. The MS proposed aims to maxi- mize the energy self-consumption by respecting both the driver needs and the MG requirements. The second MS manages the same MG by employing a stationary storage system instead of a BEV eet. In this case, the MS purpose is to guarantee a at-programmable power production profile at the DC node of the MG, even in case of severe weather conditions.

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Ianniciello, Lucia. "Etude du comportement thermique d'une batterie électrochimique thermorégulée par matériaux à changement de phase pour le véhicule électrique." Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018PSLEM020/document.

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Abstract:

La gestion thermique des batteries Li-ion pour le véhicule électrique est essentielle, pour assurer une autonomie et une durée de vie optimales de ces batteries. Habituellement, des circuits d'air ou de liquide de refroidissement sont utilisés comme systèmes de gestion thermique. Cependant, ces systèmes sont coûteux en termes d'investissement et d'exploitation et doivent être dimensionnés sur la puissance maximale à extraire. L'utilisation de matériaux à changement de phase (MCP) pour l’absorption sous forme de chaleur latente de la chaleur à dissiper peut représenter une alternative moins coûteuse et plus facile à utiliser. En effet, les MCP peuvent stocker passivement la chaleur excédentaire produite et être utilisés en tant que systèmes passifs. Cependant, les MCP présentent de nombreux inconvénients comme la difficulté de décharger l’énergie thermique stockée, ce qui limite l’aptitude du système au cyclage, ou encore leur conductivité thermique peu élevée qui limite les capacités d’échange. Pour résoudre le problème de la régénération des MCP, un système actif supplémentaire peut être ajouté, dimensionné sur une puissance modérée; l'ensemble devient alors un système semi-passif. Dans cette étude, un système de gestion thermique composé d'un MCP et d’air en convection forcée est évalué. Ce système permet de coupler les avantages de ces deux techniques. Une modélisation du système est développée pour une cellule de batterie. Une comparaison avec de l’air uniquement, en convection forcée, montre l'utilité du MCP. Pour augmenter la capacité d’échange du MCP, un matériau à haute conductivité thermique peut être ajouté au MCP, ce qui permet d’obtenir un composite ayant une conductivité thermique plus élevée. Des composites basés sur les MCP étudiés et des nanostructures de carbone sont élaborés, leur conductivité thermique est mesurée. Ensuite, un système expérimental simulant la dissipation d’une cellule de batterie est construit et utilisé pour évaluer le MCP seul, le MCP inclus dans une mousse métallique et le meilleur composite obtenu. Enfin, pour se rapprocher des conditions réelles, un modèle représentant un stack entier de batterie est développé, des simulations sont produites et les résultats obtenus sont commentés Li-ion battery thermal management is essential for electric vehicles (EVs), to ensure an optimal autonomy and lifespan of those batteries. Usually, air or coolant circuits are employed as thermal management systems. However, those systems are expensive in terms of investment and operating costs and must be dimensioned on the maximal power to be extracted. The use of phase change materials (PCMs) as latent heat storage medium allowing the absorption of the heat to be dissipated as latent heat may represent an alternative cheaper and easier to operate. In fact, PCMs can passively store the excess heat produced by a device and be used as passive systems. However, PCMs have several drawbacks like the difficulty to discharge the stored thermal load which limits the system’s cyclability or their low thermal conductivity which limits their heat transfer capacity. To solve the problem of the PCM regeneration, an additional active system can be added, dimensioned on a moderate power; the whole becomes a semi-passive system. In this study, a thermal management system composed of a PCM and forced air convection is evaluated. This system permits to combine the respective advantages of the two techniques. A model of the system is developed for one battery cell. A comparison with forced air convection only points out the usefulness of the PCM. To overcome the PCM low thermal conductivity, a highly conductive material can be added to the PCM permitting to obtain a composite with a higher thermal conductivity. Composites based on the PCMs studied and carbon nanostructures are elaborated, and their thermal conductivity is measured. Then, an experimental system permitting to simulate the dissipation of a battery cell is build and used to evaluate the PCM alone, the PCM embedded in metal foam and the better obtained composite. Finally, to be closer to the real conditions, a model representing an entire battery stack is developed, simulations are produced and the obtained results are discussed

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Tontodonati, Vera. "Gestione termica di pacchi batteria per autobus elettrici." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2022.

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Abstract:

L’inquinamento atmosferico è uno dei problemi più dibattuto negli ultimi anni, perciò aumentano sempre più le strategie politiche atte a finanziare la ricerca e lo sviluppo di tecnologie che contengano le emissioni di inquinanti in atmosfera. Lo sviluppo di veicoli elettrici è uno dei principali protagonisti, interessando anche il Trasporto Pubblico Locale. Per favorirne la diffusione, è fondamentale ridurre il costo della batteria elettrica: occorre produrre batterie in grado di avere una vita lunga, di essere utilizzate in applicazioni di second life al termine della loro prima vita utile e prevedere un processo di montaggio quanto più semplice ed automatizzato possibile. Inoltre è necessario corredare il pacco batterie di un opportuno Battery Thermal Management System, poiché le sue prestazioni ed il suo State Of Health sono estremamente influenzate dalla temperatura. L’oggetto del lavoro di tesi è la modellazione di un pacco batterie destinato all’alimentazione di un autobus elettrico prodotto da Industria Italiana Autobus. Il pacco batterie è figlio del progetto LiBER (Lithium Battery Emilia Romagna), in collaborazione con l’Università di Bologna, che prevede un innovativo sistema di assemblaggio automatico. Il modello del pacco batteria e del carico termico è stato realizzato avvalendosi del software Simulink. Il modello è stato completato con il BTMS e le logiche di funzionamento che regolano l'unità di controllo. Sono state effettuate diverse simulazioni, per prevedere il comportamento termico della batteria dell’autobus sottoposto a differenti carichi termici e condizioni ambientali. Il modello è estremamente adattabile: è sufficiente inserire il profilo di velocità del ciclo guida e pochi altri dati per poter simulare una grande varietà di situazioni. Il modello dovrà in futuro essere validato, poiché al momento tali batterie elettriche non sono entrate in produzione poichè ancora oggetto di ricerca.

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MUSIO, MAURA. "Management and modelling of battery storage systems in microGrids and virtual power plants." Doctoral thesis, Università degli Studi di Cagliari, 2016. http://hdl.handle.net/11584/266749.

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Abstract:

In the novel smart grid configuration of power networks, Energy Storage Systems (ESSs) are emerging as one of the most effective and practical solutions to improve the stability, reliability and security of electricity power grids, especially in presence of high penetration of intermittent Renewable Energy Sources (RESs). This PhD dissertation proposes a number of approaches in order to deal with some typical issues of future active power systems, including optimal ESS sizing and modelling problems, power ows management strategies and minimisation of investment and operating costs. In particular, in the first part of the Thesis several algorithms and methodologies for the management of microgrids and Virtual Power Plants, integrating RES generators and battery ESSs, are proposed and analysed for four cases of study, aimed at highlighting the potentialities of integrating ESSs in different smart grid architectures. The management strategies here presented are specifically based on rule-based and optimal management approaches. The promising results obtained in the energy management of power systems have highlighted the importance of reliable component models in the implementation of the control strategies. In fact, the performance of the energy management approach is only as accurate as the data provided by models, batteries being the most challenging element in the presented cases of study. Therefore, in the second part of this Thesis, the issues in modelling battery technologies are addressed, particularly referring to Lithium-Iron Phosphate (LFP) and Sodium-Nickel Chloride (SNB) systems. In the first case, a simplified and unified model of lithium batteries is proposed for the accurate prediction of charging processes evolution in EV applications, based on the experimental tests on a 2.3 Ah LFP battery. Finally, a dynamic electrical modelling is presented for a high temperature Sodium-Nickel Chloride battery. The proposed modelling is developed from an extensive experimental testing and characterisation of a commercial 23.5 kWh SNB, and is validated using a measured current-voltage profile, triggering the whole battery operative range.

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Nguyen, Duy Tuyen. "Approach for a Global Route-Based Energy Management System forElectric Vehicles with a Hybrid Energy Storage System." Electronic Thesis or Diss., Bourgogne Franche-Comté, 2023. http://www.theses.fr/2023UBFCA014.

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Abstract:

La recherche et le développement dans le domaine des voitures électriques ont commencé à mettre l'accent sur l'utilisation de batteries et de supercondensateurs. Un système combinant batteries et supercondensateurs peut s'avérer avantageux en raison des avantages complémentaires offerts par les deux systèmes, notamment une densité d'énergie et une densité de puissance élevées. Un système intelligent de gestion de l'énergie, également appelé EMS, est nécessaire pour exploiter pleinement les capacités offertes par un système de stockage d'énergie hybride (HESS). Le système de gestion électrique (EMS) est chargé de diriger le flux d'énergie électrique entre la batterie et le supercondensateur afin de garantir que l'énergie nécessaire peut être correctement distribuée à tout moment (aujourd'hui et à l'avenir). Cette fonction garantit que la puissance nécessaire peut être distribuée de manière optimale. Pour atteindre cet objectif, le système de gestion de l'énergie utilise des informations sur l'itinéraire de conduite, puis, sur la base de ces informations, il doit calculer une stratégie globale pour la distribution continue de l'énergie. La distribution régulée de l'énergie doit se faire en temps réel et être résistante aux incohérences, de sorte que l'imprévisibilité ou le manque de fiabilité dans la prédiction des événements à venir n'ait pas d'incidence grave sur le fonctionnement. Pour mettre cette idée en pratique, un système de distribution d'énergie basé sur des règles et un système de gestion prédictive de l'énergie sont mis en œuvre. Dans ce cas, la gestion de l'énergie est couplée au calcul d'une approche fondée sur des règles basées sur des données relatives à l'itinéraire à suivre, ainsi qu'à une optimisation globale dans le but de produire une stratégie spécifique à l'itinéraire. La performance du contrôle de la puissance peut être optimisée de manière à maximiser, par exemple, l'augmentation de l'efficacité énergétique ou la durée de vie de la batterie. Grâce à la séparation des fonctions, le contrôle continu de la puissance peut fonctionner en temps réel, tandis que les calculs de la stratégie de gestion de la puissance peuvent prendre plus de temps de calcul et, par conséquent, ne doivent pas être effectués en temps réel. Cela permet au contrôle continu de la puissance de fonctionner comme prévu.Dans une étape suivante, l'approche présentée a été reprise et étendue par une discrétisation de l'itinéraire. L'objectif est de segmenter l'itinéraire à parcourir en sections correspondantes en tenant compte des conditions en termes de besoins en énergie et de générer une stratégie d'exploitation qui prend en compte les différents besoins des sections individuelles de l'itinéraire sous la forme de stratégies de section, de sorte qu'une amélioration de l'efficacité peut être obtenue par rapport au système de gestion de l'énergie précédent.Les résultats indiquent qu'il est possible d'obtenir un impact considérable sur l'efficacité énergétique et/ou la durée de vie de la batterie en utilisant le système de gestion de l'énergie proposé Both research and development in the area of electric cars have started putting a greater focus on the use of batteries and supercapacitors. A combined battery and supercapacitor system has the potential to be advantageous as a result of the complimentary benefits that are offered by the two systems, which include high energy density and high power density. An intelligent energy management system, also referred to as an EMS, is required in order to make full use of the capabilities offered by a hybrid energy storage system (HESS). The Electrical Management System (EMS) is in charge of directing the flow of electrical power between the battery and the supercapacitor in order to ensure that the necessary power can be properly distributed at all times (both currently and in the future). This function ensures that the needed power can be optimally distributed. In order to achieve this goal, the energy management system makes use of information on the driving route, then, on the basis of this information, it ought to calculate a global strategy for the continuous distribution of power. The regulated distribution of energy should take place in real time and be resistant to inconsistencies, so that unpredictability or unreliability in the prediction of upcoming events does not severely impact the functioning. In order to put the idea into practice, a rule-based power distribution and a predictive energy management system are both put in work. In this case, energy management is coupled with the calculation of a rule-based approach based on data about the route that is to be driven alongside with a global optimization for the objective of producing a route-specific strategy. The performance of the power control may be optimized in such a way that it maximizes, for example, the increase in energy efficiency or the lifespan of the battery. Because of the separation of functions, the continuous power control is able to operate in real time, while the calculations of the power management strategy can take more computing time and, as a result, do not have to be carried out in real time. This frees up the continuous power control to work as intended.In a next step, the presented approach was taken and extended by a route discretization. The objective is to segment the route to be driven into corresponding sections considering the condition in terms of power requirements and to generate an operating strategy that takes into account the different requirements of the individual route sections in the form of section strategies, so that an improvement in efficiency can be achieved compared to the previous energy management system.The findings indicate that a considerable impact on the energy efficiency and/or battery lifespan can be obtained by using the proposed EMS

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Pilatowicz, Grzegorz Verfasser], Dirk Uwe [Akademischer Betreuer] [Sauer, and Ernst [Akademischer Betreuer] Ferg. "Failure Detection and Battery Management Systems of Lead-Acid Batteries for Micro-Hybrid Vehicles / Grzegorz Pilatowicz ; Dirk Uwe Sauer, Ernst Ferg." Aachen : Universitätsbibliothek der RWTH Aachen, 2017. http://d-nb.info/1161808892/34.

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Pilatowicz, Grzegorz [Verfasser], Dirk Uwe [Akademischer Betreuer] Sauer, and Ernst [Akademischer Betreuer] Ferg. "Failure Detection and Battery Management Systems of Lead-Acid Batteries for Micro-Hybrid Vehicles / Grzegorz Pilatowicz ; Dirk Uwe Sauer, Ernst Ferg." Aachen : Universitätsbibliothek der RWTH Aachen, 2017. http://d-nb.info/1161808892/34.

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KRüGER, Eiko. "Développement d'algorithmes de gestion optimale des systèmes de stockage énergétique basés sur des modèles adaptatifs." Thesis, Université Grenoble Alpes (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016GREAT096/document.

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Abstract:

Les limites des ressources d’énergies fossiles et la perspective imminente du changement climatique ont mené les pays de l’Union Européenne à engager une restructuration du secteur électrique vers un approvisionnement en énergie fiable, économique et durable. Dans cette optique de transition énergétique, les systèmes de stockage d’énergie peuvent faciliter l’intégration des énergies renouvelables dans les réseaux électriques. Ils permettent de stocker l’énergie produite par les sources renouvelables pour décaler sa fourniture aux réseaux électriques et compenser les fluctuations aléatoires de la puissance. Par ce lissage de la production des sources intermittentes, les systèmes de stockage transforment ces dernières en centrales mieux contrôlables et plus prévisibles ce qui leur permet de participer aux marchés d’électricité et aux services systèmes.Afin de garantir le respect des plans de production et des engagements pris envers le gestionnaire du réseau, les centrales de production renouvelables équipées d’un système de stockage ont recours à un système de gestion d’énergie. Alors que le contrôle rapproché assure le respect de la consigne instantanée de production, la gestion d’énergie utilise des méthodes d’optimisation sous contraintes issues de la recherche opérationnelle pour planifier le fonctionnement des systèmes de stockage. Le plus souvent, un arbitrage est nécessaire entre les exigences du fonctionnement et la complexité du modèle utilisé. Les modèles de batterie, qui présentent un comportement non-linéaire, doivent être simplifiés en vue de les intégrer dans les algorithmes d’optimisation les plus courants. De plus, les modèles précis et particulièrement ceux qui sont basés sur une modélisation physico-chimique de la batterie exigent des tests de caractérisation chronophages réalisés dans des conditions contrôlées. Finalement, le comportement électrique de la batterie évolue avec son âge ce qui impose un recalage périodique du modèle en fonction du temps.Cette thèse présente une méthodologie d’identification de modèles de batterie en cours de fonctionnement et d’utilisation de ces modèles adaptatifs dans la gestion optimale d’une centrale de production électrique avec stockage. Après un rappel des modèles de batteries, des méthodes d’identification en temps réel issues de la théorie du contrôle sont développées dans le cas d’un modèle des circuits électriques équivalents. L’extraction d’un modèle simplifié pour la gestion d’énergie est décrite et juxtaposée à une analyse de régression directe des données de fonctionnement. Les méthodes d’identification sont testées pour un système de stockage réel de taille industrielle, associé à une centrale photovoltaïque installée sur l’île de La Réunion. L’identification du modèle dans le cadre d’une étude de vieillissement préalablement effectuée au sein du CEA, met en évidence le suivi de l’état de santé de la batterie.En vue de l’intégration des modèles adaptatifs dans la gestion, la formulation des problèmes d’optimisation rencontrés dans la planification d'une centrale photovoltaïque associée à un système de stockage est développée. Des implémentations en programmation linéaire-mixte et en programmation dynamique sont réalisées dans des cas d’études basés sur la participation aux marchés d’électricité ou dans le cadre d’une tarification réglementée, ainsi que la participation aux services système. Afin d’évaluer les performances de ces solutions, une architecture de contrôle pour la centrale est détaillée, et le fonctionnement de la centrale est simulé. Plusieurs configurations du système de gestion sont testées, y compris l’utilisation de modèles fixes ou variables ainsi que la prise en compte ou non du vieillissement de la batterie. Une analyse statistique des résultats obtenus pour différents cas de production photovoltaïque et d’erreurs de prévision montre que l’utilisation des modèles variables présente des avantages Limited fossil energy resources and the prospect of impending climate change have led the European Union to engage in a restructuring of the electricity sector towards a sustainable, economical and reliable power supply. Energy storage systems have the potential of an enabling technology for the integration of renewable energy sources, which underlies this transition. They allow the delivery of energy produced by a local source to the electric grid to be shifted in time and can compensate random fluctuations in power output. Through such smoothing and levelling, energy storage systems can make the production of variable renewable sources predictable and amenable to control.In order to observe scheduled production and their commitments toward the grid operator, renewable power plants equipped with storage systems make use of an energy management system. While direct control ensures tracking of the current production setpoint, energy management employs constrained optimization methods from operations research to organize the usage of the storage systems. The complexity of the storage system model used in optimization must frequently be adapted to the specific application. Batteries show non-linear state-dependent behavior. Their model must be simplified for use in the most common optimization algorithms. Moreover, precise battery models based on physical modelling require time-consuming controlled testing for parameterization. Lastly, the electrical behavior of a battery evolves with aging which calls for regular recalibration of the model.This thesis presents a methodology for on-line battery model identification and the use of such adaptive models in optimal management of an electrical plant with energy storage. After a summary of battery models, observer methods for on-line identification based on control theory are developed for the case of an equivalent circuit model. The extraction of a simplified model for energy management is described and compared to direct regression analysis of the operational data. The identification methods are tested for a real industrial-sized storage system operated in a photovoltaic power plant on the island of La Réunion. Model identification applied to data from an earlier battery aging study shows the use of the method for tracking the state-of-health.The formulation of optimization problems encountered in the production scheduling of a photovoltaic power plant with energy storage is developed incorporating the adaptive battery models. Mixed-integer linear programming and dynamic programming implementations are used in case studies based on market integration of the plant or regulated feed-in tariffs. A simulation model based on the outline of the plant control architecture is used to simulate the operation and evaluate the solutions. Different configurations of the management system are tested, including static and variable battery models and the integration of battery aging. A statistical analysis of the results obtained for multiple cases of photovoltaic production and forecast error shows the advantage of using variable battery models in the study case

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Pinto, Jonathan Hunder Dutra Gherard. "Conversor modular multinível aplicado a sistema híbrido de armazenamento de energia." Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF), 2018. https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/6501.

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Abstract:

Submitted by Geandra Rodrigues (geandrar@gmail.com) on 2018-03-27T13:46:07Z No. of bitstreams: 1 jonathanhunderdutragherardpinto.pdf: 6016290 bytes, checksum: 50eab93d008d20c4a60c851574b2c6f3 (MD5) Approved for entry into archive by Adriana Oliveira (adriana.oliveira@ufjf.edu.br) on 2018-03-27T13:57:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 jonathanhunderdutragherardpinto.pdf: 6016290 bytes, checksum: 50eab93d008d20c4a60c851574b2c6f3 (MD5) Made available in DSpace on 2018-03-27T13:57:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 jonathanhunderdutragherardpinto.pdf: 6016290 bytes, checksum: 50eab93d008d20c4a60c851574b2c6f3 (MD5) Previous issue date: 2018-02-19 Este trabalho tem como contribuição o desenvolvimento de uma estratégia de equa-lização das tensões em um conversor multinível modular, como parte integrante de um sistema híbrido de armazenamento de energia. O conversor modular multinível realiza a conexão em série de módulos supercapacitores, o que possibilita aumentar a ten-são sem prejudicar a transferência rápida de energia. Em relação à outras topologias, este trabalho permite reduzir a quantidade, volume e massa do elemento magnético da estrutura do conversor. Um banco de baterias de íons de lítio também integra o sistema por intermédio de um conversor estático. Como é a fonte de maior densidade de energia, fornece a potência média requerida pelo carga. A associação com uma fonte de transferência rápida de energia permite aumentar o desempenho dinâmico, a eficiência energética e a vida útil da bateria. Com efeito, tem-se um sistema híbrido de armazenamento de energia que requer estratégias de gestão para múltiplas fontes de suprimento. Os resultados simulados considerando a estimativa da demanda de po-tência de um protótipo de veículo elétrico, são adequados e propiciam os fundamentos necessários para a construção de um protótipo. This work is a contribution to develop a strategy equalization of tensions in a mo-dular multilevel converter as part of a hybrid system energy storage. The multilevel modular converter realizes the series connection of supercapacitor modules, which al-lows to increase the voltage without cause damages to the quick energy transfer. In relation to other topologies, it allows reduction of the quantity, volume and mass of the magnetic element of the converter structure. A lithium-ion battery bank also integrates the system via a voltage boost converter. This battery is the source of high energy density, which provides the average power required by the load. The association with a fast transfer power source allows for increased dynamic performance, energy efficiency and service life. In fact, there is a hybrid energy storage system that requires mana-gement strategies for multiple sources of supply. The simulated results were obtained considering the power demand estimation of an electric vehicle prototype.

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Lashway, Christopher R. "Resilient and Real-time Control for the Optimum Management of Hybrid Energy Storage Systems with Distributed Dynamic Demands." FIU Digital Commons, 2017. https://digitalcommons.fiu.edu/etd/3515.

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Abstract:

A continuous increase in demands from the utility grid and traction applications have steered public attention toward the integration of energy storage (ES) and hybrid ES (HESS) solutions. Modern technologies are no longer limited to batteries, but can include supercapacitors (SC) and flywheel electromechanical ES well. However, insufficient control and algorithms to monitor these devices can result in a wide range of operational issues. A modern day control platform must have a deep understanding of the source. In this dissertation, specialized modular Energy Storage Management Controllers (ESMC) were developed to interface with a variety of ES devices. The EMSC provides the capability to individually monitor and control a wide range of different ES, enabling the extraction of an ES module within a series array to charge or conduct maintenance, while remaining storage can still function to serve a demand. Enhancements and testing of the ESMC are explored in not only interfacing of multiple ES and HESS, but also as a platform to improve management algorithms. There is an imperative need to provide a bridge between the depth of the electrochemical physics of the battery and the power engineering sector, a feat which was accomplished over the course of this work. First, the ESMC was tested on a lead acid battery array to verify its capabilities. Next, physics-based models of lead acid and lithium ion batteries lead to the improvement of both online battery management and established multiple metrics to assess their lifetime, or state of health. Three unique HESS were then tested and evaluated for different applications and purposes. First, a hybrid battery and SC HESS was designed and tested for shipboard power systems. Next, a lithium ion battery and SC HESS was utilized for an electric vehicle application, with the goal to reduce cycling on the battery. Finally, a lead acid battery and flywheel ES HESS was analyzed for how the inclusion of a battery can provide a dramatic improvement in the power quality versus flywheel ES alone.

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CASTIGLIA, VINCENZO JUNIOR. "Hybrid Energy Storage Modeling And Innovative Solutions For Energy Storage Management Systems." Doctoral thesis, Università degli Studi di Palermo, 2022. https://hdl.handle.net/10447/533479.

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Abstract:

La presente tesi riguarda la modellazione di diverse fonti di accumulo di energia elettrica, in particolare batterie e supercondensatori (SC), e di nuove configurazioni di metodi di gestione di sistemi di accumulo di energia ibridi . Il crescente bisogno di domanda di energia e il desiderio di raggiungere uno sviluppo sostenibile, si riflettono nell'uso di Generatori Distribuiti (DG) basati sulle Fonti energetiche Rinnovabili (FER). L'uso di un controllo di supervisione intelligente e il raggruppamento locale della domanda e della generazione possono portare a notevoli miglioramenti nell'efficienza, affidabilità e resilienza del sistema elettrico. Il problema principale della DG basata sulle FER è la variazione naturale di alcune fonti rinnovabili, come il vento e il sole. Per ridurre l'impatto della generazione intermittente delle FER, la soluzione più efficace e pratica è l'impiego di sistemi di stoccaggio dell'energia. The present dissertation concerns about the modeling of different electrical energy storage sources, in particular batteries and supercapacitors (SCs), and of novel configurations of Hybrid Energy Storage Management Systems (HESMS). The growing need for energy demand and the desire to achieve sustainable development, are reflected in the use of Renewable Energy Sources (RESs)-based Distributed Generators (DG). The use of smart supervisory control and local clustering of demand and generation can lead to marked improvements in the efficiency, reliability, and resilience of the electrical system. The main problem of RESs-based DG is the natural variation of some renewable sources, such as wind and solar. To reduce the impact of intermittent RES generation, the most effective and practical solution is the employment of Energy Storage Systems (ESSs).

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Marx, Neigel. "Gestion énergétique et dimensionnement des systèmes hybrides multi-pile à combustible et batterie pour application au transport automobile." Thesis, Bourgogne Franche-Comté, 2017. http://www.theses.fr/2017UBFCD053/document.

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Abstract:

L’essor de l’électrification du secteur du transport facilite le développement de nouvelles technologies. La pile à combustible n’est pas une technologie récemment développée mais elle en profite également. Toutefois, malgré les efforts entrepris jusqu’à présent, elle reste trop couteuse et peu durable par rapport aux exigences du marché. Pour cela, augmenter le rendement du système, réduire le nombre d’auxiliaire et obtenir une meilleure compréhension des phénomènes de dégradation semblent être les pistes les plus pertinentes. Les thématiques, non centrés sur les matériaux, étudiées dans le but de pallier ces différentes barrières technologiques sont principalement orientées sur la gestion du système et la définition et le pilotage d’auxiliaires ad-hoc. En parallèle, une part grandissante de la communauté scientifique s’intéresse également aux systèmes composés de plusieurs piles à combustible, lesquels pourraient permettre de lever également ces barrières technologiques. Dans le cadre de cette thèse, c’est la gestion et le dimensionnement de systèmes multipiles hybridés avec une batterie qui sera étudié. Premièrement, nous comparerons les performances des systèmes multipiles à celles des systèmes monopiles conventionnels. Pour cela, une étude basée sur l'optimisation de la gestion énergétique du système en fonction du dimensionnement est effectuée en utilisant la programmation dynamique. La variable optimisé est le coût d’exploitation. Il prend en compte le coût du carburant et de la dégradation du système. Les résultats obtenus indiquent une nette augmentation des performances au niveau de la consommation et de la durée de vie du système en faveur des systèmes multipiles et ce quel que soit le dimensionnement envisagé. Ensuite, nous concevrons une stratégie de gestion en ligne basée sur la théorie de décision bayésienne. Cette stratégie a pour but d’optimiser la consommation et la durée de vie en se basant sur la connaissance du comportement du conducteur. Trois modules la composent. Le premier module identifie les similarités du parcours en cours à ceux déjà effectués par le conducteur. Le deuxième se sert de cette connaissance pour déterminer le nombre de systèmes piles à combustible à démarrer. Finalement, la dernière partie détermine le niveau de puissance pour chacune des sources composant le système. L’approche proposée a été comparée à d’autres méthodes de gestion énergétique et permet d’obtenir un gain de performance au niveau de la consommation et de la durée de vie du système multipile dans la plupart des cas d’utilisation The electrification of the transportation industry is on the rise. This rise drives the development of new technologies. Although the fuel cell is not a recently developed technology, it benefits from it. However, it is still too expensive and not durable enough compared to the market's expectations. Scientific research has been focused primarily on their management and its ancillaries. Nevertheless, the interest in multistack fuel cell systems has been rising in the community.The energy management and the sizing of multistack system hybrized with a battery is the focus of this thesis. First, the performances of such systems is compared to that of single stack systems. To that end, a study based on the determination of the optimal management strategy depending on the sizing has been completed. The main tool used in this study was optimization through dynamic programming. Results show a significant increase in performance in favor of multistack systems. Then, an online energy management strategy is designed based on Bayesian decision theory. Its goal is to optimize consumption and lifetime by using driver behavior knowledge. This approach has been compared to other energy management strategies and enables performances gains in consumption and lifetime for the multistack system

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Tran, Ngoc Tham. "On the development of electrochemical-based lithium-ion battery models for battery management systems." Thesis, Queensland University of Technology, 2019. https://eprints.qut.edu.au/131138/1/Ngoc%20Tham_Tran_Thesis.pdf.

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Abstract:

The main objective of the thesis is to construct high-performance, reduced order, electrochemical models incorporating thermal and degradation phenomenon that can be used in advanced battery management systems. These models have been developed to be computationally simple, whilst maintaining their ability to accurately represent the major electrochemical and thermodynamical degradation mechanisms of grid-connected lithium ion batteries. The performance of these models is validated numerically by comparing their output with solutions of a more sophisticated (and computationally expensive) pseudo-two-dimensional electrochemical model. Furthermore, an electrochemical-based adaptive state estimation algorithm is proposed and validated via experiment.

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Dai, Ping. "Réjection de perturbation sur un système multi-sources - Application à une propulsion hybride." Thesis, Poitiers, 2015. http://www.theses.fr/2015POIT2251/document.

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Abstract:

Ce mémoire porte sur l'étude d'un système de gestion d'énergie électrique dans un système multi-sources soumis à des perturbations exogènes. L'application visée est l'alimentation d'une propulsion hybride diesel/électrique équipée d'un système d'absorption des pulsations de couple. Les perturbations exogènes considérées peuvent être transitoires ou persistantes. Une perturbation transitoire correspond à une variation rapide du couple de charge, due par exemple à une accélération ou une décélération du véhicule. Une perturbation persistante provient du système de compensation des pulsations de couple générées par le moteur thermique. Le premier objectif du contrôle est de maintenir constante la tension du bus continu. Le deuxième objectif est d'absorber dans un système de stockage rapide constitué de super condensateur ces perturbations qui peuvent à terme provoquer une usure prématurée de la batterie. Le troisième objectif est de compenser l'auto-décharge dans le super condensateur en maintenant constante sa tension nominale. Les deux sources (batterie et super condensateur) sont reliées au bus continu par l'intermédiaire de deux convertisseurs boost DC/DC. La commande consiste à piloter les rapports cycliques de chaque convertisseur. C'est un système non linéaire où la commande est multiplicative de l'état. L'approche classique consistant à résoudre les équations Francis-Byrnes-Isidori ne s'applique pas directement dans ce cas où la sortie et la matrice d'interconnection dépendent de la commande. De plus, si cette approche est bien adaptée au rejet de perturbations persistantes, elle montre ces limites pour le rejet de perturbations non persistantes combiné à des objectifs de régulation. Notre approche a consisté à écrire le système sous un formalisme Port-Controlled Hamiltonian et à s'affranchir de la contrainte de la dépendance de la matrice d'interconnection avec la commande en utilisant la théorie des perturbations singulières. La commande du système dégénéré peut ensuite être calculée par une approche passive. Les performances de cette commande ont été testées en simulation et à l'aide d'un banc d'essai expérimental. Les résultats montrent l'efficacité du système d'absorption des différents types de perturbation tout en respectant les deux objectifs de régulation This thesis presents the research of energy management in a battery/ultracapacitor hybrid energy storage system with exogenous disturbance in hybrid electric vehicular application. Transient and harmonic persistent disturbances are the two kinds of disturbances considered in this thesis. The former is due to the transient load power demand during acceleration and deceleration, and the latter is introduced from the process of the internal combustion engine torque ripples compensation. Our control objective is to absorb the disturbances causing battery wear via the ultracapacitor, and meanwhile, to maintain a constant DC voltage and to compensate the self-discharge in the ultracapacitor to maintain it operating at the nominal state of charge. The object system is nonlinear due to the multiplicative relation between the input and the state. The traditional approach to solve Francis-Byrnes-Isidori equations cannot be directly applied in this case since the interconnect matrix depends on the control input. Besides, even if this approach is well suited to the rejection of persistent disturbances, it shows the limits for the case of non-persistent disturbances which is also our object. Our contributed control method is realized through a cascade control structure based on the singular perturbation theory. The ultracapacitor current with the fastest motion rate is controlled in the inner fast loop through which we impose the desired dynamic to the system. The reduced system controlled in the outer slow loop is a Hamiltonian system and the controller is designed via interconnection and damping assignment. Simulations and experiments have been carried out to evaluate the control performance. A contrast of the system responses with and without the control algorithm shows that, with the control algorithm, the ultracapacitor effectively absorbs the disturbances; and verifies the effectiveness of the control algorithm

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Varia, Adhyarth C. "In-Situ Capacity and Resistance Estimation Algorithm Development for Lithium-Ion Batteries Used in Electrified Vehicles." The Ohio State University, 2014. http://rave.ohiolink.edu/etdc/view?acc_num=osu1408665208.

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Baccolini, Andrea. "Algoritmo di stima degli stati di carica e salute per batterie al litio mediante filtro di Kalman duale." Master's thesis, Alma Mater Studiorum - Università di Bologna, 2020.

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Abstract:

L’obiettivo di questa tesi è lo studio dell’applicazione del filtro di Kalman Duale per la stima dei principali parametri di batteria. Si è realizzato un algoritmo che consente la stima del SoC e dei parametri basandosi su riferimenti di tensione provenienti da modelli matematici e da prove di laboratorio. La scelta del Kalman duale consente uno studio più completo dei parametri di batteria visto che permette di operare su circuiti equivalenti più complessi con maggiori informazioni sull’evoluzione della batteria nel tempo. I risultati dimostrano l’efficacia del DEKF nello stimare la tensione e lo stato di carica con errori minori rispetto a precedenti test effettuati con altri filtri di Kalman. Si ha però una difficoltà alla convergenza su alcuni parametri a causa dell’elevato carico computazionale che porta ad un aumento del rumore. Perciò, per studi futuri si dovrà aumentare la precisione con cui la stima duale opera sulla matrice dei parametri del circuito equivalente. Questo porterà a migliori prestazioni anche su circuiti più complessi.

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Lièvre, Aurélien. "Développement d'un système de gestion de batterie lithium-ion à destination de véhicules "mild hybrid" : détermination des indicateurs d'état (SoC, SoH et SoF)." Thesis, Lyon 1, 2015. http://www.theses.fr/2015LYO10065/document.

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Abstract:

Les véhicules hybrides se démocratisent avec une utilisation croissante des éléments de stockage à base de lithium-ion. Dans ce contexte d'exploitation, le type d'usage est atypique et dépend fortement des stratégies de répartition des énergies au sein du véhicule. Parmi les hybridations, la catégorie "mild hybrid" conserve la motorisation thermique pour l'autonomie qu'elle apporte, et lui adjoint une machine électrique associée à un élément de stockage réversible, afin de permettre une récupération de l'énergie cinétique du véhicule. L'objet de ces travaux porte sur la mise en place d'algorithmes destinés à la détermination des états de charge (SoC), de santé (SoH) et de fonction (SoF) de chacune des cellules qui compose un pack batterie lithium-ion. Ces fonctionnalités sont implantées dans un système de gestion dénommé BMS pour Battery Management System. Dans un souci de réduction des coûts de production, nos travaux s'attachent à limiter la puissance de calcul et les moyens de mesure nécessaires à la détermination de ces états. À partir de mesures effectuées lors d'une utilisation de la batterie dans une application "mild hybrid", les méthodes développées permettent la détermination des états, ainsi que d'une partie des paramètres internes aux cellules. Cette utilisation est caractérisée par de forts courants et un maintien de l'état de charge autour de 50 %, ceci afin de maximiser la disponibilité de la batterie et d'en minimiser le vieillissement. L'utilisation d'observateurs et de méthodes en boucle ouverte, à partir d'une modélisation simplifiée de cellule, nous permet d'obtenir des résultats satisfaisants avec une puissance de calcul réduite Hybrid vehicles are developing with increasing use of energy storage elements based on lithium-ion battery. In this context, the use of battery is atypical and highly dependent on energy allocation strategies within the vehicle. Among these vehicles, the mild hybrid category retains heat engine for the autonomy that offer and adds to it an electric machine associated with a reversible storage system, to allow the kinetic energy recovery of the vehicle. The object of this work involves the development of algorithms for determining the states of charge (SoC) and health (SoH) and function (SoF) of each cell that compose a lithium-ion battery pack. These features are implemented in a Battery Management System (BMS) for industrial production. In order to reduce production costs, our work attempts to limit the computing power and the measuring sensors necessary for these states determination. From battery measurements in a "mild hybrid" use, developed methods allow the states determination, as well as some of the internal parameters of cells. This application is characterized by high currents and maintaining a SoC of around 50%, in order to maximize the availability of the battery and to minimize aging. The use of observers and estimators, using a simplified model cell, allows us to achieve satisfactory results with a reduced computing power

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Gailly, Frédéric. "Alimentation électrique d'un site isolé à partir d'un générateur photovoltaïque associé à un tandem électrolyseur/pile à combustible (batterie H2/O2)." Phd thesis, Toulouse, INPT, 2011. http://oatao.univ-toulouse.fr/11527/1/Gailly_Frederic.pdf.

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Abstract:

Les systèmes à énergies renouvelables couplés à un stockage hydrogène apportent des solutions nouvelles et innovantes à l'alimentation électrique des milieux peu ou non électrifiés. Le concept de batterie H2 qui équipe ce type de système est une forme de stockage originale qui apporte l'autonomie et l'indépendance électrique pour des longues durées (typiquement stockage saisonnier). Le fonctionnement de cette batterie H2 est le suivant : un électrolyseur produit des gaz (H2 et O2) avec les surplus d'énergie de la source renouvelable ; l'hydrogène, voire l'oxygène, est ensuite stocké dans des réservoirs pour être utilisé ultérieurement grâce à une pile à combustible lorsque la source renouvelable est insuffisante. Dans cette étude, nous nous intéresserons spécifiquement au couplage entre des générateurs photovoltaïques avec une batterie H2/O2 pour l'alimentation d'un site isolé sans interruption. Ces travaux de recherche s'inscrivent dans le projet ANR PEPITE (ANR-PanH 2007-2012) et ont été menés en partenariat avec HELION Hydrogen Power, le CEA Liten et l'Université de Corse. Le projet est également labellisé par les pôles de compétitivité CAPENERGIES et TENERRDIS. Tout d'abord, une réflexion générale s'appuyant sur les propriétés d'une batterie H2/O2 démontre la nécessité d'introduire une batterie (ici au plomb) pour garantir un fonctionnement instantané et sans interruption. Puis, une étude qualitative sur les architectures électriques possibles (bus de tension DC, AC…) a été menée pour s'achever sur une étude quantitative réalisée spécifiquement pour le projet PEPITE. Parallèlement à cela, différentes stratégies de gestions énergétiques ont été proposées afin d'utiliser les deux stockages dans les meilleures conditions, de limiter leur vieillissement ainsi que les pertes. Deux bancs d'essais à échelle réduite (un premier à bus DC et un second à bus AC) ont été réalisés au sein du laboratoire LAPLACE afin de valider les études et de préparer le prototype final qui sera testé sur le site de HELION Hydrogen Power au cours de l'été 2011.

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Bäumler, Antoine. "Gestion de l'énergie basée sur le diagnostic/pronostic de défaut d'un véhicule électrique hybride à pile à combustible/batterie." Electronic Thesis or Diss., université Paris-Saclay, 2024. http://www.theses.fr/2024UPAST113.

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Abstract:

Le concept des systèmes d'énergie hybrides a amélioré considérablement les performances dynamiques, l'efficacité énergétique et la durée de vie des systèmes énergétiques, ce qui est très prometteur pour les chaines de conversion électrifiées. Ces dernières années, l'hybridation pile à combustible à membrane d'échange de protons (PEMFC) avec des batteries lithium (Libs) a été particulièrement mise en évidence par de nombreux projets de recherche. La stratégie de gestion d'énergie (EMS) joue un rôle essentiel au niveau de la supervision de ce type de système. Elle pilote les flux d'énergie entre les différentes sources pour satisfaire la charge tout en améliorant l'efficacité opérationnelle. Une EMS intelligente et performante doit être supportée par des résultats fiables relatifs au diagnostic / pronostic de chaque source, à savoir le diagnostic / pronostic de la PEMFC et les Libs qui est indispensable pour la synthèse d'une stratégie EMS consciente de leur santé. Cependant, les travaux de recherche actuels s'appuient souvent sur une décorrélation entre l'EMS et le diagnostic / pronostic associé. Ainsi, l'objectif principal de ces travaux est le développement d'un module de diagnostic/pronostic de chaque source et son intégration dans la synthèse de l'EMS. Les approches seront fondées sur des techniques d'intelligence artificielle au moyen d'un processus d'auto-apprentissage des données opérationnelles The concept of hybrid energy systems have considerably improved dynamic performance, energy efficiency and lifespan of energetic systems, which is very promising for the powertrain system in electrified vehicles. Especially the effectiveness of hybrid system based on polymer electrolyte membrane fuel cells (PEMFCs) and lithium-ion batteries (LIBs) has been highlighted by many research projects in recent years. In such system, energy management strategy (EMS) plays a critical role in the supervisory level. It manage the power flow among the different power sources, to meet the power demand and to improve the operation efficiency. A smart EMS should be supported by reliable diagnostic/prognostic results of the single power source. Namely, the topic of diagnostic/prognostic of PEMFCs and LIBs is indispensable when designing a health-conscious EMS. However, the current research work of designing EMS and executing diagnostic/prognostic of ESS is usually independent of each other. Therefore, in this PhD project, integrating the diagnosis/prognosis module of each power source into EMS design is the primary aim. Especially, the proposed health-aware EMS and the module of diagnostic/prognostic will be based on artificial intelligence techniques through operation data self-learning process

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N'Goran, Arnold. "Contrôle optimal et gestion énergétique d'une station d'énergie autonome par optimisation robuste." Thesis, Université Paris sciences et lettres, 2020. http://www.theses.fr/2020UPSLM050.

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Le contrôle des micro-réseaux électriques repose sur un problème d’optimisation complexe quand il doit tenir compte de la production intermittente et imparfaitement prévisible des sources d’énergie renouvelables, et de la dynamique physique court-terme des solutions de stockage mises en place pour pallier à cette intermittence. Cette thèse veut apporter un éclairage sur la performance pratique comparée des méthodes d’optimisation pour le contrôle, avec la mise en œuvre de différentes stratégies, exactes ou approchées, analytiques ou numériques, déterministes, stochastiques ou robustes Power microgrid control involves solving a complex optimisation problem when it must deal with the intermittent, poorly forecasted production of renewable energy sources and with the short-term dynamics of the storage devices used to address intermittency issue. This thesis aims to shed light on the compared practical performance of optimization methods in control with the implementation of different strategies, exact or approximated, analytical or numerical, deterministic, stochastic or robust

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Monthéard, Romain. "Récupération d'énergie aéroacoustique et thermique pour capteurs sans fil embarqués sur avion." Thesis, Toulouse, INSA, 2014. http://www.theses.fr/2014ISAT0026/document.

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Abstract:

Ces travaux portent sur la question de l’autonomie énergétiquedes capteurs sans fil dans un contexte aéronautique, à laquelle la récupérationet le stockage d’énergie ambiante sont susceptibles d’apporter uneréponse. Nous étudions dans un premier temps la génération thermoélectrique,destinée à être appliquée au suivi du vieillissement structurelprès de la zone moteur, et débouchant sur la réalisation d’un démonstrateur.Nous proposons ensuite une architecture de stockage capacitif qui,en s’adaptant à son état de charge, vise à améliorer la performance de cettesolution de stockage en termes de temps de démarrage, de taux d’utilisationd’énergie et sous certaines conditions, de transfert d’énergie. Finalement,nous rapportons les résultats d’une étude prospective sur la récupérationd’énergie du vent relatif grâce au phénomène aéroacoustique. Nousmontrons que cette méthode présente un potentiel énergétique intéressant,puis nous présentons la conception et la réalisation d’un circuit optimiséde gestion de l’énergie, permettant d’alimenter grâce à cette technique uncapteur sans fil de température This work adresses the issue of energy autonomy within wirelesssensor networks embedded in aircrafts, which may be solved throughambient energy harvesting and storage. In a first study, we develop a demonstratorbased on thermal gradients energy harvesting, which is designedto supply power to a structural health monitoring system implementednear the engine zone. Thereafter, we introduce a capacitive storagearchitecture which self-adapts to its own state of charge, aiming at improvingits performance in terms of startup time, the energy utilization ratioand under some conditions, the energy transfer. Finally, we report the resultsof a prospective study on aeroacoustic energy harvesting appliedto the relative wind. It is shown that this method exhibits an interestingpotential in terms of generated power, then we introduce the design andthe realization of an optimized energy management circuit, allowing ourtechnique to supply power to a wireless temperature sensor

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Mestrallet, Fabien. "Architectures intégrées pour la gestion et la fiabilisation du stockage électrochimique à grande échelle." Phd thesis, Université de Grenoble, 2013. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00917065.

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L'utilisation de systèmes de stockage de l'énergie électrique tels que les batteries nécessite l'assemblage de plusieurs cellules. Comme chacune de ces dernières peut avoir des caractéristiques légèrement différentes ainsi que des conditions d'environnement thermique ou de vieillissement distinctes, l'utilisation d'un système d'équilibrage permettant une bonne gestion de la répartition de l'énergie au sein des éléments qui composent le pack est nécessaire. Les travaux de recherche présentés se rapportent à l'étude et à la conception d'un tel circuit d'équilibrage à base de convertisseurs d'énergie intégrables ainsi qu'aux sollicitations électriques engendrées dans les cellules lors de son utilisation.

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Durand-Estèbe, Paul. "Systèmes de récupération d'énergie pour l'alimentation de capteurs autonomes pour l'aéronautique." Thesis, Toulouse, INSA, 2016. http://www.theses.fr/2016ISAT0033/document.

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Ces travaux portent sur la récupération et le stockage d’énergie pour l’alimentation de capteurs sans fil dans un contexte aéronautique. Dans un premier temps, nous présentons la problématique particulière de l’alimentation des capteurs sans fil dans un tel domaine et dressons un état de l’art des différentes technologies de stockage et de récupération pouvant répondre à ce besoin. Dans un deuxième temps, à travers l’étude et la réalisation de deux récupérateurs, nous montrons les possibilités qu’apporte cette technologie et détaillons les contraintes de conception qu’impose le milieu afin d’obtenir une alimentation robuste et fiable. Le premier récupérateur présenté est une alimentation photovoltaïque située sur l’extrados de l’aile d’un A321 alimentant des bandes de capteurs sans fil proches. Le système fournit 2 watts, fonctionne par temps couvert et résiste aux températures fortement négatives (-50°C) et aux basses pressions (200hPa) qui sont rencontrées à l’altitude de croisière de cet appareil. Le deuxième récupérateur est une alimentation thermoélectrique placée dans le mât réacteur d’un A380 pour alimenter un système de capteurs dédié à la surveillance de l’état de structure. Le système résiste aux températures élevées (300°C) et aux importantes vibrations de la zone d’installation et produit l’énergie nécessaire à l’alimentation du système de capteurs. Les choix et les étapes de conception ayant menés aux deux systèmes sont détaillés, tant au niveau de l’assemblage mécanique que des circuits électroniques This work deals with energy harvesting and storage to power aircraft embedded wireless sensors. First, we discuss the issue of powering wireless sensors in an aircraft and we present a state of the art of the various energy harvesting and storage technologies that could be used. Then, through the design and construction of two harvesters, we show the possibilities offered by this technology and we explain the design constraints imposed by the application to get a reliable and robust power supply. The first harvester is a photovoltaic power supply located on the upper surface of an A321’s wing supplying a wireless sensors belt nearby. The systems provides 2 watts to the load, works with cloudy weather and is highly resistant to negative temperature (-50°C) and low pressure (200hPa) that are met at aircraft cruising altitude. The second harvester is a thermoelectric power supply located in an A380 pylon supplying a structural health monitoring system. The harvester is highly resistant to high temperature (300°C) and severe vibrations of the installation area and manages to generate the required energy to supply the structural health monitoring sensors. Mechanical and electronic design steps and choices that led to both harvesters are detailed and discussed

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Bellache, Kosseila. "Caractérisation Multi-physique des éléments de stockage électrochimique et électrostatique dédiés aux systèmes Multi sources : Approche systémique pour la gestion dynamique d'énergie électrique." Thesis, Normandie, 2018. http://www.theses.fr/2018NORMLH21.

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Ce travail de thèse s’inscrit dans la continuité des activités de recherche du laboratoire GREAH sur les problématiques de la gestion d’énergie électrique et de l’amélioration de la qualité énergétique des systèmes de production aux énergies renouvelables. En effet, le couplage de plusieurs sources de natures différentes entraîne des problématiques de dimensionnement, de qualité d’énergie et de la durée de vie des éléments interconnectés. La démarche scientifique repose sur la caractérisation de l'évolution des résistances et des capacités des cellules de batteries LFP/supercondensateurs en fonction des contraintes électriques et thermiques, suivi de la modélisation du vieillissement accéléré des cellules. Nous proposons dans ce mémoire de thèse des améliorations de la réponse dynamique d’un bateau fluvial à propulsion électrique par l’hybridation des batteries LFP et des supercondensateurs. Nous proposons également une approche électrothermique pour la caractérisation et la modélisation multi-physique du vieillissement des batteries et supercondensateurs en utilisant des contraintes combinées de la température et de la fréquence des ondulations du courant de charge/décharge des cellules. Les données expérimentales collectées ont permis d'établir des modèles des supercondensateurs et des batteries dédiés aux systèmes multi-sources incluant des sources d’énergie renouvelable (éoliens et hydroliens). Les modèles développés se révèlent très précis par rapport aux résultats expérimentaux. Ils permettent une bonne description du phénomène de vieillissement des batteries LFP/supercondensateurs dû aux opérations de charge/décharge avec un courant continu fluctuant combiné à une température variable This thesis work is a continuation of the research activities of the GREAH laboratory on the issues of the management of electrical energy and improving the energy quality of production systems for renewable energy. Indeed, the coupling of several different nature sources entails the problems of dimension, quality of energy and the lifetime of the interconnected elements. The scientific approach is based on the characterization of the evolution of the resistances and capacitances of the batteries/supercapacitors cells according to the electrical and thermal constraints, followed by the modeling of accelerated cells aging. In this thesis, we propose improvements to the dynamic response of an electric propulsion fluvial boat by using the hybrid system of lithium-batteries and supercapacitors. We also propose an electrothermal approach for the multi-physical characterization and modeling of the batteries and supercapacitors aging, using combined constraints of the temperature and frequency of the DC current ripples. The experimental data has been collected to establish models of batteries and supercapacitors dedicated to multi-source systems including renewable energy sources (wind and tidal turbines). The results of the developed models shown high accuracy compared with experimental results. These models illustrated a good description of the aging phenomenon of batteries/ supercapacitors due to charging/discharging operations with a fluctuating continuous current combined with a variable temperature

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Ceschia, Adriano. "Méthodologie de conception optimale de chaines de conversion d’énergie embarquées." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPAST023.

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Les travaux proposés dans cette thèse s’inscrivent dans le cadre de l’électrification des systèmes embarqués au travers du développement de nouvelles chaines hybrides de conversion d’énergie ; celle-ci se fondant sur de nouvelles motorisations et combinaison de sources d’énergies complémentaires. Ces systèmes présentent de nombreux degrés de liberté, tant vis-à-vis des paramètres de ses constituants, que des réglages des lois de contrôle qui leurs sont associées. L’optimisation (technico-économique) pertinente de ces chaines de conversion complexes repose donc sur l’aptitude des méthodes de recherche d’intégrer simultanément les paramètres macroscopiques des composants ainsi que leurs contraintes technologiques, les conditions aléatoires imposées par l’environnement sur un cycle de fonctionnement et enfin les algorithmes de contrôle de bas niveau comme la gestion énergétique globale. Les performances de ces systèmes reposent sur la capacité des méthodologies de conception à considérer les contraintes multi-physiques liées à leur environnement réel, l’adéquation des technologies, des topologies et des lois de commandes permettant d’intégrer et d’associer efficacement leurs constituants. Dans ce contexte, ces travaux de thèse visent à développer des outils et des méthodes permettant l’optimisation des architectures de puissance et de leurs constituants, en intégrant dès la première phase de conception les notions de contrôle-commande et de gestion énergétique. Ils se déploieront sur l'étude d’une chaîne de conversion hybride électrifiée fondée sur une l’association pile à combustible / batterie.Pour ce faire, une approche globale de conception est proposée, utilisant une stratégie bi-niveau qui considère le problème de la gestion d’énergie directement à l'intérieur du problème de dimensionnement et intègre d’une manière progressive au même niveau plusieurs critères de performance: consommation d’énergie, fiabilité et encombrement. L’approche en question adopte alors deux boucles d'optimisation imbriquées: la boucle externe, basée sur les performances de la PSO (Particle Swarm Optimization), s’occupe du dimensionnement, tandis que la boucle interne agit sur la gestion d’énergie, utilisant la rapidité de la commande optimale. Cela offre un champ d’exploration plus vaste qu’une approche conventionnelle et permet d’atteindre les meilleures performances d’optimisation des sources d’énergie embarquées (minimiser la consommation, respecter les contraintes de fonctionnement de chaque constituant ainsi que les durées de vie cibles, satisfaire les exigences de la charge) avec une convergence rapide ainsi que de bonnes robustesse et précision. Outre ce couplage fort entre dimensionnement et gestion d’énergie, il s’agit de prendre en compte le caractère incertain de l’utilisation en proposant une optimisation robuste du dimensionnement final. Cela nécessite une stratégie de gestion énergétique en temps réel. Ainsi, une extension de l’approche de conception est proposée pour le fonctionnement temps réel utilisant une interaction entre reconnaissance du mode de conduite et contrainte énergétique basée sur l’apprentissage, permettant ainsi de garantir une meilleure intégration de l’approche développée The research work proposed in this thesis falls within the context of embedded systems electrification with the development of a new hybrid power conversion chain, with new energy sources and powertrains. These systems offer many degrees of freedom regarding both the devices parameters and the tuning values of the associated control laws. The relevant (technico-economic) optimization of these complex power chains relies on the ability of the best-set algorithm to combine simultaneously the main parameters and the technological constraints of each component, the uncertain environmental conditions faced during areal use and finally the control algorithms as well as the global energy management. Their performances are based on the capacity of the design approaches to consider the real environment multiphysic constraints, the adequacy of the technologies, the topologies and the control laws, allowing to integrate and to associate effectively their constituents. In this context, this research work aims at developing tools and methods allowing the optimization of the power architectures and their components (hybrid energy conversion) by integrating in the design process the control-command and the energy management aspects. They consider a use case based on hybrid Fuel cell / Battery power system.For this purpose, a new nested methodology for complex system is been suggested. It enables to tackle large search spaces and considers different performance indexes (energy saving, reliability and volume). It simultaneously tunes and designs the energy management and component sizing by optimizing the main powertrain parameters while respecting the specifications. Technically, it uses two nested loops, combining the particle swarm optimization (PSO) technique’s performance and the rapid optimal control algorithm. This strategy addresses vast search spaces, achieves faster convergence to the global optimal integer design solution, and provides a good accuracy and robustness. In order to consider the randomness feature of real driving cycle (stochastic characteristic), a real time energy management strategy (EMS) was introduced based on an extension of the design approach, which increases its availability. By using machine-learning technique, an estimation of the current driving mode is developed and permits to guide the online energy management system

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Dissertations / Theses on the topic 'Batteries management system'

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