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The energy consumption of electric vehicles depends on the traction energy but also on the thermal comfort energy. Some studies lead to the estimation of this energy consumption from real measurements on different driving and climatic conditions. However, those results rely on a large number of vehicle tests, which is time consuming. Moreover, the impacts of the different subsystems cannot be differentiated in such global studies. A flexible simulation tool can help to analyze the impact of the different parts of a vehicle. This paper proposes a multi-physical parametrized model of an electric vehicle including the traction and comfort subsystems. A flexible model of a Renault Zoe is developed thanks to the energetic macroscopic representation. This model is validated by experimental tests of the real vehicle. Then, the impact of the HVAC (heating, ventilation, and air conditioning) subsystem is studied for different driving cycles and climatic conditions. In very cold conditions, the use of the HVAC subsystem represents an increase of up to 248% of the total energy consumption, compared to summer conditions.

Equivalent circuit models are widely used to describe the electrical behavior of batteries. They are also prioritized for energetic studies and driving range estimations of electric vehicles. This is mainly due to their simplicity and acceptable accuracy. This paper presents a comparison of the accuracy of two equivalent circuit models (Rint and Thevenin) under a driving scenario. For this, a Hardware-in-the-Loop simulation of a traction subsystem is used to impose a current profile into a real Li-ion battery module. This current profile is deduced from a reference velocity profile. Then, the measured battery voltage and current are compared to those of the simulated models, by imposing the same reference velocity. Results show a small error difference between the two models.

The driving range of electric vehicles is greatly reduced during winter. One of the reasons is the need for thermal comfort in the cabin. This paper presents a simulation program to assess the impact of cabin heating on the driving range. For this, a quasi-static model of the traction system, and a thermal model of the cabin, based on lumped parameters, are developed. Models are then organized and interconnected to build the simulation. Finally, the program is used to estimate the driving range on a winter scenario.

In conventional electric railway transportation systems supplied in DC, regenerative braking energy cannot be generally sent back to the electric power grid due to the non-reversible diode rectifiers used in traction power substations. However, a DC substation could be made reversible by connecting an inverter in parallel with the existing rectifier, hence allowing the energy recovery. This paper presents the development of a simulation program to quantify the braking energy that could be recovered with the addition of this power electronics device.

Dans la littérature scientifique, la consommation d’énergie des véhicules électriques à batterie est généralement estimée en ne considérant que le sous-système de traction. De plus, cette approche ne peut pas prendre en compte tous les impacts des conditions climatiques sur la consommation (et sur l’autonomie). En effet, les conditions ambiantes ont un impact sur les performances des batteries Li-ion, sur la puissance nécessaire pour la traction et sur la consommation d’énergie du sous-système de confort. Le produit combiné de ces effets peut réduire considérablement l’autonomie de ces véhicules. Ce fait constitue une contrainte au développement des véhicules électriques sur le marché automobile, notamment dans des régions aux hivers très rigoureux (exemple du Canada). Dans ce cadre, une collaboration entre l’Université de Lille (France) et l’Université du Québec à Trois-Rivières (Canada) a été établie pour étudier, entre autres, l’impact des conditions climatiques sur la consommation d’énergie des véhicules électriques. L’objectif de cette thèse en cotutelle est de développer un outil de simulation flexible d’un véhicule électrique dans son environnement. L’outil doit permettre d’étudier les performances énergétiques de ces véhicules sur une large plage de conditions climatiques. Pour atteindre cet objectif, une interconnexion des modèles de différents domaines de la physique (électrique, mécanique et thermique) est réalisée, en suivant une approche systémique. Les modèles considérés correspondent aux sous-systèmes de traction, de confort thermique et de stockage (avec le chargeur de batteries). Le formalisme Représentation Énergétique Macroscopique est utilisé pour organiser et interconnecter de façon causale les modèles des différents sous-systèmes, ainsi que de l’environnement du véhicule. Les facteurs ambiants considérés dans l’outil sont la température, l’humidité relative et les conditions du ciel. De plus, la validité de l’outil est vérifiée avec des tests expérimentaux sur une voiture réelle entre -5 °C et 30 °C. La pertinence de l’outil est mise en évidence avec la réalisation de trois études sur la consommation d’énergie d’un véhicule électrique sous différents profils de conduite et conditions ambiantes. La première étude est l’estimation de l’impact énergétique individuel des conditions ambiantes considérées sur chaque sous-système d’un véhicule électrique. La deuxième étude est l’estimation de la variation annuelle de la consommation d’énergie dans un climat canadien. Enfin, la dernière étude est une évaluation des avantages énergétiques du préchauffage en hiver.