Master VTD_EPA_ANNEXE -UE

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ANNEXE 1
PROGRAMMES DES UNITÉS D’ENSEIGNEMENT (UE)
ET INTERVENANTS DANS LES ÉLÉMENTS CONSTITUTIFS
Nom de l’UE1 : Introduction à la propulsion automobile et environnement
Responsable : Philippe PIERRE
Localisation: IFP School
EPA-01
type d’UE : CM/TP
Mention : Véhicules et Transport Durable
Spécialité : Électrification et Propulsion Automobile
Objectifs : Introduire les besoins en énergie pour déplacer un véhicule, les notions de forces en
mouvement, le fonctionnement des moteurs à combustion interne en donner leurs limitations
intrinsèques, les principes de formation des émissions polluantes, et les moyens associés
pour les limiter.
Contenu des enseignements (avec nb d’heures)
Première partie : fondamentaux
•
•
•
•
•
•
•
TD
TP
12h
0h
0h
12h
0h
0h
Bilan des forces en mouvement d'un véhicule
Chaîne des rendements du véhicule et de la chaîne de traction
Le moteur thermique et ses caractéristiques générales
Prestations moteur thermique (remplissage, puissance, rendement)
et ses limitations
Les spécificités du moteur allumage commandé et Diesel
Deuxième partie : Approfondissement
•
•
Cours
Pollution locale, contraintes réglementaires et cycles de conduite
Pollution globale: émissions de CO2 (de la source à la roue) et gaz à
effet de serre
Carburants pour moteurs thermiques
Le post-traitement des émissions
Enseignants : Ph. Pierre (IFP- School) et intervenants IFP et PSA
Prérequis : Aucun
Nombre maximum d’inscrits : −−−
Contrôle des connaissances : Examen écrit
nb d’heures : 24 h
ECTS : 2
Nom de l’UE2 : Architecture de l'hybridation
Responsable : F. BADIN
EPA-02
type d’UE : CM/TP
Objectifs : Comprendre l'intérêt et les apports de l'électrification en termes de performances
véhicule, de consommation énergétique et d'impact environnemental local et global pour
différentes architectures d'hybridation.
• Définition de l’hybridation Qu’est ce qu’un véhicule hybride ?
• Les architectures hybrides thermique - électrique
• Degré d'hybridation (du micro hybride à l'hybride rechargeable jusqu'à
l'électrique pur)
• Les situations de vie et les fonctionnalités des hybrides
• Hybrides série, hybrides parallèles, hybrides complexes
• Les architectures hybrides parallèles
• Les différentes fonctions d'optimisation énergétique: stop & start,
choix du point de fonctionnement, récupération d'énergie au freinage,
assistance électrique,...
• Législation et homologation: consommation énergétique et émissions
polluantes
• Notions d'architecture des chaînes de traction alternatives au VEH:
stockage inertiel, air comprimé, pile à combustible
• Évolution du marché des véhicules hybrides et électriques
Deuxième partie : approfondissement
• Problématiques spécifiques aux véhicules hybrides: dépollution du
moteur thermique, gestion thermique des composants et de l'habitacle
(chauffage, climatisation), électrification des auxiliaires
• État de l'art des technologies VEH commercialisés ou à venir
• Étude de cas approfondie d'une technologie hybride commercialisée
(Toyota Prius, Honda Insight,...)
• Fonctionnement d'une chaîne de traction hybride: TD étude de cas
sur simulateur AMESIM
Enseignants :
F. Badin et intervenants IFP, PSA, VALEO
Prérequis : UE 1 (UE obligatoire)
Contrôle des connaissances : examen écrit
ECTS : 4
Cours
12 h
TD
6h
6h
TP
Nom de l’UE3 : Moteur à combustion interne
Responsable : Philippe PIERRE
EPA-03
type d’UE : CM/TP
Objectifs : Connaître les fondements physico-chimiques des phénomènes de combustion et les
principaux paramètres de construction d'un moteur permettant d'optimiser le rendement, les
émissions de gaz à effet de serre ainsi que les émissions polluantes.
Première partie : fondamentaux en combustion
•
Cours
12h
Généralité, différents types de combustion
Introduction générale, combustion d’une bougie, combustion dans les brûleurs, combustion dans les moteurs
d’automobile, combustion dans les moteurs d’avion, combustion dans les moteurs fusée, combustion
dans les incinérateurs de déchets, incendies, combustion prémélangée, combustion non-prémélangée.
•
État initial, état final
Définitions, compositions de l’état final, processus de combustion, état final, équilibre thermodynamique.
•
Cinétique chimique
Rappel des réactions chimiques, réactions d’initiation, réactions de ramification, réactions de propagation,
réactions de terminaison, combustion des mélanges H2/air, hydrocarbure/air, combustion de réacteurs
homogènes.
•
Flammes laminaires prémélangées et non prémélangées
Exemples de flammes, structure d’une flamme, définition de la vitesse de flamme, formulation théorique,
épaisseur de flamme.
•
Mécanismes de production de polluants
Mécanisme thermique, mécanisme de Fenimore, , destruction de NOx par reburning, impact des polluants sur
l’atmosphère.
•
Moteur à allumage commandé
Principe, caractéristiques, spécificités, évolutions récentes, potentiel d'améliorations
•
Moteur Diesel: principe
Principe, caractéristiques, spécificités, évolutions récentes, potentiel d'améliorations
•
Nouveaux procédés de combustion (HCCI, CAI)
Procédés de combustion à basse température par auto inflammation et très faibles émissions de
polluants
•
Carburants alternatifs
Carburants liquides de synthèse, carburants gazeux, bio-carburants (1ère et 2ème générations),
carburants pour moteurs HCCI et CAI...
Enseignants : N. Darabiha (Pr ECP), Ph. Pierre (IFP School) et intervenants IFP
Prérequis : Notions de mécaniques des fluides et de thermodynamique
ECTS : 4
12 h
TD
TP
Nom de l’UE4 : Dimensionnement des composants mécaniques
Responsable : Michel POSS
Localisation: ENS Cachan
EPA-04
type d’UE : CM/TD
Spécialité : Electrification et Propulsion Automobile
Objectifs : Présenter les différents composants mécaniques permettant de transmettre et
associer la puissance mécanique issues de différentes sources ; donner les techniques de
dimensionnement associées.
Première partie : fondamentaux (étude individuelle des composants)
•
•
•
Accouplement, permanent ou temporaire, sans modification du
rapport de transmission,
Accouplement, permanent ou temporaire, avec modification du
rapport de transmission (rapports unique ou multiples, discrètement
ou continument variables)
Trains épicyloïdaux
Deuxième partie : Approfondissement (association des composants)
• Choix des composants permettant la transmission de puissance
pour une architecture donnée
• Dimensionnement de chaines cinématiques associées à quelques
architectures de véhicules hybrides
Enseignants : F. Louf (MCF), M.Poss (SDEN)
Prérequis : Notions de mécanique de base
ECTS : 4
Cours
12h
TD
12h
TP
Nom de l’UE5 : Machines électriques
Responsable : Mohamed GABSI
EPA-05
type d’UE : CM/TP
Objectifs : Présenter les différents types de machines électriques et les différentes manières de
les modéliser et de les commander. Étudier et dimensionner les machines embarquées.
Cours
12 h
TD
• Notions de puissance et d’énergie électriques
• Flux, énergie et co-énergie magnétiques
• Création d’efforts et de couples électromagnétiques
• Introduction et principes de la conversion électromécanique
• Classification des machines électriques
• Structures de machines synchrones
• Modélisation dynamique des machines en vue de la commande
• Principes de la commande scalaire
• Principes de la commande vectorielle
• Fonctionnement sur une large plage de vitesse : principe du
défluxage
• Comportement thermique
• Dimensionnement pour une application véhicule
Enseignants : M. Gabsi (PU), JC Vannier (Pr SUPELEC), E. Hoang (Prag, ENS Cachan), G. Feld
(Prag, ENS Cachan)
Prérequis : Notions d’électromagnétisme de base
ECTS : 4
TP
12h
Nom de l’UE6 : Electronique de Puissance
Responsable : Bertrand Revol
EPA-06
type d’UE : CM/TP
Objectifs : Présenter les différents types de machines électriques et les différentes manières de
les modéliser et de les commander. Étudier et dimensionner les machines embarquées.
Cours
16 h
TD
•
Les règles, principes et principales topologies de la conversion
statique
•
Technologie et dimensionnement des composants de l’électronique
de puissances pour l’automobile (actifs et passifs)
•
Technologie et dimensionnement des dissipateurs et échangeurs
thermiques
•
Notions de compatibilité électromagnétique en électronique de
puissance.
•
Structure dédiées à l’automobile, convertisseurs DC/AC et DC/DC
•
Etude des filtres CEM
•
Modélisation dynamique des convertisseurs et du réseau en vue de
la commande
•
Modes de défaillance et notions de fiabilité des convertisseurs de
puissance
Enseignants : B. Revol (MCF, ENS CAchan), S. Lefèbvre (PU, CNAM), P. Lefranc (MCF, SUPELEC)
Prérequis : Base de l'électricité (régime transitoires, puissances et pertes), composants passifs,
automatique
ECTS : 4
TP
8h
Nom de l’UE7 : Stockage embarqué d'énergie
EPA-07
Responsable : G. Coquery
type d’UE : CM/TP
Objectifs : Présenter les différents types de stockage d'énergie, notamment les technologies de
stockage d'énergie électrique et les différentes contraintes liées à un usage embarqué dans un
véhicule. Étudier leurs performances respectives et savoir les modéliser.
Première partie :
• Électrochimie appliquée aux batteries
• Éléments et matériaux des batteries
• Technologie des batteries et performances
Li Ion - NiMh – Pb Acide - NiCd - Li-Polymère .../..
• Piles à Combustibles.
• Conditionnement / gestion des problématiques thermiques spécifiques
• États de charge et de décharge / état de santé de la batterie
• Contraintes de sécurité liées aux batteries
• Évolution des performances technico-économiques
• Super condensateur : technologie, problématiques, intégration dans la
chaîne de traction et gestion de l'énergie,...
• Durée de vie, mode de défaillance et maintenance prédictive des
éléments critiques
• Autres systèmes de stockage: inertiels, pneumatiques, alimentation
(H2) pour pile à combustible
• Modélisation et simulation des batteries
• Système de gestion énergétiques des batteries
Cours
12 h
TD
9h
3h
Enseignants : G. Coquery (INRETS), P. Guillemot (Pole Mov'eo), F. Badin et V. Sauvant Moynot
(IFP)
Prérequis : Notions d'électrochimie de base
ECTS : 4
TP
Nom de l’UE8 : Transferts Thermiques
Responsable : Franck ENGUEHARD
EPA-08
type d’UE : CM/TP
Objectifs : Cours de base en transferts thermiques, abordant de façon pragmatique tous les
modes de transfert avec deux objectifs : maîtrise des oncepts de base; approche
méthodologique d'in problème concret.
Introduction aux 3 modes de transfert - 1e bilan d'énergie en régime
stationnaire - analogie électrique et limitations- ailettes
les bases du rayonnement thermique ; propriétés radiatives des corps
opaques et transfert radiatif
conduction thermique instationnaire - physique de la diffusion
analyse dimensionnelle en convection forcée externe
analyse dimensionnelle en convection forcée interne
analyse dimensionnelle en convection naturelle externe, éléments sur la
convection naturelle interne
Le cours s'appuie d'abord sur des exercices d'application immédiate.
Le support d'enseignement est l'ouvrage : J. Taine, E. Iacona, J.P. Petit ,
transferts Thermiques, 4ème édition, Dunod 2008.
La fin de l'U.E. est consacrée à des études de cas réels impliquant tous les
modes de transfert, en grande partie consacrés à l'automobile
Enseignants : Franck ENGUEHARD
Prérequis : notions de thermodynamique (premier principe)
Contrôle des connaissances : écrit
ECTS : 4
Cours
12 h
TD
12h
TP
Nom de l’UE9 : Systèmes GMP et intégration des sous systèmes
Responsable : Antonio SCIARETTA
EPA-09
type d’UE : CM/TP
Objectifs : Être capable, suivant un cahier des charges d'un véhicule électrique ou hybride
donné, de prédimensionner et choisir les sous systèmes et de les intégrer dans la chaîne de
traction.
Cours
TD
•
Méthodologie de dimensionnement et d'optimisation
•
Modélisation et outils de simulation (nécessaires au projet)
Deuxième partie : approfondissement sous forme de projet
A partir d'un cahier des charges (composants, prestation et cible
véhicule) et d'outils de simulation système des véhicules, réalisation d'un
projet complet de dimensionnement d'une chaîne de traction hybride
automobile et de sa validation par itérations successives:
•
prédimensionnement des composants par rapport aux prestations
•
choix des composants (avec étude des technologies disponibles)
élaboration de la gestion (contrôle) du système
•
• validation des prestations par rapport aux objectifs
Enseignants : A. Sciarretta (IFP) et autres intervenants IFP, B. Hauet (Renault)
Prérequis : UE 1 et UE 2 (obligatoires), Simulink
Contrôle des connaissances : Rapport écrit et soutenance orale (en groupe d'élèves)
ECTS : 4
6h
18 h
TP
Nom de l’UE10 : Comportement dynamique longitudinale du véhicule
Responsable : François LOUF
EPA-10
type d’UE : CM/TD/TP
Objectifs : Être capable de prédire le comportement dynamique longitudinal du véhicule à partir
d’une modélisation 1D et d’outils de simulation numérique.
• Modélisation 1D du comportement dynamique
• Lois d’évolution 1D (lois de commandes données)
Cours
12h
• Méthodes numériques de résolution
• Résolution numérique à partir de logiciels type AMESIM ou
SIMULINK (couplage avec l’UE « Système » au niveau des TP)
Enseignants : F. Louf (MCF), M.Poss (SDEN), F. Vangraefschepe (IFP), P. Villoslada (PSA)
ECTS : 4
TD
TP
4h
8h
Nom de l’UE11 : Contrôle avancé du flux d'énergie dans le véhicule
Responsable : Antonio SCIARETTA
EPA-11
Objectifs : Présenter les problématiques liées à la gestion de l'énergie dans un groupe
motopropulseur complexe, les techniques de synthèse et validation, les outils logiciels de
développement de lois de contrôle de gestion.
Première partie : Fondamentaux (problèmes et techniques)
• Contrôle du groupe motopropulseur et architectures de gestion de
l'énergie
• Méthodes d'automatique
• Modélisation systémique
• Gestionnaires de l'énergie heuristiques (+TP)
• Commande optimale : application hors ligne et techniques
numériques
• Gestionnaires de l'énergie optimisés
• Contrôle des composants : contrôle moteur thermique, contrôle
machines électriques, gestion du pack batterie, contrôle de la
transmission (+TD)
Deuxième partie : Approfondissement (outils)
• Outils logiciels pour l'optimisation hors ligne (TD)
• Outils logiciels pour la synthèse des lois de gestion et contrôle (TP)
Enseignants : A. Sciarretta et intervenants IFP, Y. Chamaillard (Polytech Orléans)
Prérequis : UE 9 (obligatoire), Notions d'automatique de base
ECTS : 4
Cours
10h
TD
2h
TP
3h
3h
6h
Nom de l’UE12 : Intégration véhicule
Responsable : Jean LE GUEN
EPA-12
type d’UE : CM/TP
Objectifs : Être capable d’intégrer les composants indispensables au fonctionnement du
véhicule hybride et électrique (contraintes liées à l’architecture et la répartition des masses vis
à vis du comportement dynamique du véhicule).
Première partie : Fondamentaux
• Intégration des nouveaux composants,
• Architectures de ce type de véhicules,
• Comportement dynamique du véhicule et technologies de liaisons au
sol existantes,
• Impact vis-à-vis de ces prestations et de ces technologies.
Impact des nouvelles motorisations :
• pour les prestations dynamiques transversales et verticales avec
mise en œuvre numérique (logiciel de simulation type SIMULINK)
• pour les nouvelles architectures de liaison au sol avec mise en
œuvre numérique (logiciel de simulation type ADAMS ou Virtual Lab)
Enseignants : M. Chauvin, S. Gillet et J. Le Guen (ESTACA)
ECTS : 4
Cours
TD
TP
12h
6h
6h
Nom de l’UE13 : Ecoconception
Responsable : Bernard YANNOU
EPA-13
type d’UE : CM/TD
Objectifs :
Définir les fondamentaux d’une pratique d’éco-conception (normes, démarche ACV, outils
d’évaluation environnementale) puis étendre le point de vue à la fois vers le système
industriel (chaine logistique, filières de recyclage) et les clients/usagers (nouveaux modèles
économiques, éco-usages) et à la fois aux technologies de l’automobile (cas des
composants électriques).
Première partie : fondamentaux : Démarche, outils, contraintes,
problématiques de l’automobile
- Les grandes pistes pour éco-innover
- Les directives européennes environnementales concernant le
transport : VHU, REACH…, celles en préparation
- La démarche d’Analyse de Cycle de Vie (normes ISO 14xxx), les
outils qualitatifs et quantitatifs d’évaluation environnementale
- Logiciels d’ACV et bases de données spécialisées
- Qu’est-ce que l’éco-conception ? Quelques voies prometteuses dans
l’automobile.
- La chaine logistique d’un constructeur automobile et les filières de
recyclage automobiles
- Changer de modèle économique pour les constructeurs automobiles,
passer du produit aux services
- Notions d’éco-usages dans le transport
- Notion d’éco-robustesse d’un moyen de transport, éco-conduite,
transport et éco-citoyen
Deuxième partie : Approfondissement : Eco-conception de composants
électriques
Deuxième partie :
- Les ressources énergétiques, couts et matières premières dans le
contexte du génie électrique, ...
- Le principe de dimensionnement/optimisation des
actionneurs/générateurs électromagnétiques
- Application de l'éco-conception aux systèmes électromécaniques
- Exemples applicatifs (sous forme de TD ou TP)
Cour
s
9h
TD
TP
3h
h
9h
3h
h
Enseignants : Bernard YANNOU (Pr ECP) et Hamid BEN AHMED (MC HdR ENS
Cahan/Ker Lann)
Prérequis :
Contrôle des connaissances :
ECTS : 4
Nom de l’UE : Bureaux d’études et logiciels
Responsable : F. Louf
EPA-14
Spécialité : Electrification et Propulsion Automobile
Objectifs : Etre capable de dimensionner à l’aide d’outils numériques classiques les principaux
composants utilisés dans un véhicule hybride
Première partie : Méthode des éléments finis
•
•
•
•
Cours
6h
TD
6h
TP
Présentation de la méthode des éléments finis
Application à la mécanique (exemples académiques)
Application à la thermique (exemples académiques)
Application à l’électromagnétisme
Deuxième partie : Mise en œuvre au niveau industriel
•
•
•
•
Utilisation de codes industriels (Ansys par exemple)
Etudes de cas réels complexes en mécanique
Etudes de cas réels complexes en thermique
Etudes de cas réels complexes en électromagnétisme
Enseignants : F. Louf (MC ENS Cachan), E. Hoang (Prag ENS Cachan)
Prérequis : Notions de mécanique et thermique des milieux continus ; notions d’électromagnétisme
ECTS : 4
12h
Nom de l’UE 15 : Réseaux d‘énergie électrique embarqués
Responsable : Marc Petit
EPA-15
type d’UE : CM/TD
Objectifs :
•
Architecture d’un système embarqué pour le véhicule hydride et tout électrique
•
Câblage : échauffement, dimensionnement et choix de solutions
•
Gestion énergétique pour (i) le véhicule hydride et (2) tout électrique
•
Qualité de l’énergie : harmoniques, chutes de tension
•
•
•
Problèmes de CEM sur un système embarqué : description et solutions possibles
Stabilité de la tension des réseaux DC (réseau basse tension et de traction)
Protection du réseau : méthodes de détection, organes de coupures (relais,
SmartMos, fusibles)
Enseignants : Marc Petit (SUPELEC), …
Prérequis : Bases d’électricité, UE électronique de puissance
ECTS : 4
Cours
9h
TD
3h
9h
3h
TP
Nom de l’UE16 : Réseaux de communication
Responsables : R. Kocik (ESIEE), N. Pernet (IFP)
EPA-16
type d’UE : CM/TP
Objectifs :
- Comprendre la problématique des systèmes temps réel
- Maîtriser les mécanismes fondamentaux permettant la programmation multi-tâches en temps réel
- Savoir analyser le comportement temporel avec les méthodes d'ordonnancement temps réel.
Cours
20 h
TD
h
1. Introduction aux systèmes temps réel (2h de cours)
2. Programmation concurrente et interactions avec l'environnement (6h cours et 4h de
TP)
- hors ligne
- en ligne, tests de faisabilité
- prise en compte des interactions entre tâches
- éventuellement : extension aux systèmes distribués et/ou systèmes multimédia.
3. Algorithmes d'ordonnancement (4h de cours)
Architecture pour les applications temps réels (4h) (DSP et/ou microcontrôleurs)
4. Réseaux Temps Réel (CAN et Flexray) (4h)
Enseignants : R. Kocik (ESIEE), N. Pernet (IFP), R. Hamouche(ESIEE), A. Réama ESIEE), G.
Pradel (ENS Cachan) et P. Varoqui (ENS Cachan)
Prérequis :
Contrôle des connaissances :
ECTS : 4
TP
4h

Master VTD_EPA_ANNEXE -UE

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