Mieux connaître l’état des batteries pour augmenter leur durée de vie : estimation en ligne de l’état de charge et de la capacité totale à l’aide d’observateurs

  • Posted on: 26 November 2020
  • By: Postoyan
  • Updated on: 26 November 2020
Type recrutement: 
Stage
Section: 
61 (Génie informatique, automatique et traitement du signal)
63 (Génie électrique, électronique, photonique et systèmes)
Entité et lieu: 
Stage SAFT au CRAN
Urgent ?: 
oui
Détails: 

Encadrants

Romain Postoyan (CRAN, CNRS, Nancy) :  romain.postoyan@univ-lorraine.fr

Stéphane Raël (Université de Lorraine, Nancy) : stephane.rael@univ-lorraine.fr

Sébastien Benjamin (SAFT, Bordeaux) : sebastien.benjamin@saftbatteries.com

 

Lieu

Ce stage SAFT se déroulera au CRAN (Centre de Recherche en Automatique de Nancy), UMR CNRS 7039 : 2 avenue de la forêt de Haye, 54516 Vandœuvre-lès-Nancy

 

Durée 

5 à 6 mois, avec un début entre le 1er février et le 31 mars 2021

 

Financement

60% du SMIC soit 924€/mois brut

 

Mots-clefs

Automatique, observateurs, estimation, stabilité au sens de Lyapunov, batteries, Matlab-Simulink

Contexte

La demande économique mondiale en accumulateurs électrochimiques est de plus en plus importante de nos jours. Cet essor est principalement dû à l’émergence des véhicules hybrides et électriques (Hybrid-Electric Vehicle, Plug-in Hybrid Electric Vehicle et Battery-Electric Vehicle) d’une part, et au marché de stockage de l’énergie en lien avec les énergies renouvelables et la gestion des réseaux électriques d’autre part.

SAFT est particulièrement présent dans ce contexte en tant que précurseur du déploiement de batteries lithium. SAFT produit entre autres, des batteries lithium-ion à Poitiers, Nersac et Bordeaux. Ce stage SAFT se déroulera au sein du CRAN à Vandœuvre-lès-Nancy.

 

Description du sujet

Les batteries lithium-ion offrent de nombreux avantages en termes de capacité volumique et de poids. Elles permettent également d’éviter le fameux effet mémoire cher à nos premiers téléphones portables. En contrepartie, ce type de batteries nécessite un système de gestion pour des raisons de sécurité, mais également pour prévenir leur vieillissement prématuré.

Une meilleure gestion des batteries lithium-ion passera nécessairement par une meilleure connaissance des états et paramètres internes. Dans ce contexte, une approche consiste à estimer ces données internes en exploitant un modèle mathématique des dynamiques mises en jeu. Ainsi, l’objectif de ce projet est de contribuer à l’amélioration des systèmes de gestion existant. L’idée est d’exploiter des techniques de l’automatique pour estimer à la fois l’état de charge mais aussi sa capacité totale, deux données inaccessibles par la mesure. Nous aurons ainsi une meilleure connaissance de son état de vieillissement.

Plan de l’étude

Le projet se déroulera selon les étapes suivantes :

  • Revue bibliographique des techniques d’estimation adaptatives pour les modèles équivalents électriques.
  • Construction d’observateurs adaptatifs pour estimer à la fois les variables d’état et la capacité totale.
  • Implémentation sous Matlab-Simulink et comparaison des observateurs obtenus : (i) lorsque les autres paramètres sont constants ; (ii) lorsque ceux-ci sont variants dans le temps.

Références bibliographiques

[1] Q. Zhang. Adaptive observer for multiple-input-multiple-output (MIMO) linear time-varying systems. IEEE transactions on automatic control47(3), 525-529, 2002.

[2] Y. Zheng, M. Ouyang, X. Han, L. Lu, J. Li. Investigating the error sources of the online state of charge estimation methods for lithium-ion batteries in electric vehicles. Journal of Power Sources, 377, 161-188, 2018.

Profil recherché

Il s’agit d’un stage de fin d’études de Master ou d’école d’ingénieurs pour un(e) étudiant(e) en automatique ou en génie électrique. Compétences en Matlab souhaitées et bonne maîtrise de l’anglais attendue. Ne pas hésiter à contacter Romain Postoyan (romain.postoyan@univ-lorraine.fr), Stéphane Raël (stephane.rael@univ-lorraine.fr) ou Sébastien Benjamin (sebastien.benjamin@saftbatteries.com) pour plus d’informations.