École Privée d’Ingénierie du Niger — L’école du nouveau monde

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Unité d’enseignement : Master GEEL · S2 · UE3 — Machines & Entraînements Avancés

  • Véhicules Électriques & Mobilité Durable

    Ce cours de M1 (semestre 2) donne à l’ingénieur GEEL une vision complète du véhicule électrique (VE), de la chaîne de traction au réseau de distribution. Il aborde l’architecture électrique et électronique des VE (BEV, PHEV, HEV, FCEV), le dimensionnement de la chaîne de traction (moteur, onduleur, batterie, chargeur), la gestion de l’énergie embarquée (BMS, estimation SoC/SoH, stratégies EMS, freinage récupératif), l’infrastructure de recharge (modes IEC 61851, charge rapide DC, OCPP, recharge pilotée et V2G) et enfin les enjeux spécifiques de l’Afrique de l’Ouest : essor des deux-roues électriques, bus urbains, impact sur le réseau NIGELEC de Niamey, recharge solaire en zone rurale. Les calculs s’appuient sur des cas réalistes : taxi-moto électrique à Niamey, bus urbain, dépôt de flotte, borne solaire villageoise.

    Objectifs d’apprentissage

    • Comprendre l’architecture électrique et électronique d’un véhicule électrique moderne.
    • Dimensionner la chaîne de traction électrique : moteur, onduleur, batterie, chargeur.
    • Analyser les stratégies de gestion de l’énergie embarquée pour maximiser l’autonomie.
    • Évaluer l’impact des VE sur les réseaux de distribution et les opportunités V2G en Afrique.

    Prérequis

    Électronique de Puissance (ELP2202) ; Stockage de l’Énergie (STK5301). Mécanique du point, machines synchrones, convertisseurs DC-DC et onduleurs, technologies de batteries lithium-ion.

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — Architecture des véhicules électriques
    2. Leçon 2 — Stockage et gestion de l’énergie embarquée
    3. Leçon 3 — Infrastructure de recharge
    4. Leçon 4 — VE en Afrique de l’Ouest : enjeux et opportunités

    Travaux pratiques

    • Simulation d’un cycle de conduite et dimensionnement de la chaîne de traction (Leçon 1).
    • Estimation du SoC par comptage coulométrique et recalage OCV sur un pack de moto électrique (Leçon 2).
    • Dimensionnement d’un dépôt de recharge de bus et d’un plan de recharge pilotée (Leçon 3).

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : CM 18 h, TD 6 h, TP 6 h, TPE 30 h (CTT 60 h) — 3 crédits. Évaluation mixte : contrôle continu 40 % (TD, TP, étude de cas) et examen terminal 60 %.

    Bibliographie

    • Chan C. C. et Chau K. T., Modern Electric Vehicle Technology, Oxford University Press.
    • IEA, Global EV Outlook 2024 (gratuit en ligne).
    • Ehsani M. et al., Modern Electric, Hybrid Electric, and Fuel Cell Vehicles, CRC Press.
    • Larminie J. et Lowry J., Electric Vehicle Technology Explained, Wiley.

  • Commande Avancée des Machines Électriques

    Ce cours de M1 (semestre 2) approfondit la commande des entraînements à vitesse variable au niveau exigé par l’industrie et la recherche : commande vectorielle à flux orienté (FOC) implantée sur processeur de signal, commande directe du couple (DTC) et ses variantes modulées et prédictives, commande sans capteur mécanique par observateurs de Luenberger, filtre de Kalman étendu et injection haute fréquence, puis entraînements dédiés aux énergies renouvelables : éolienne à machine asynchrone doublement alimentée (MADA), éolienne à PMSM sans encodeur, pompe solaire à PMSM validée en simulation HIL. Les exemples sont tirés du contexte nigérien : pompage solaire dans les régions de Maradi, Tahoua ou Agadez, ateliers industriels équipés de moteurs asynchrones, projets éoliens à l’étude dans le nord du pays.

    Objectifs d’apprentissage

    • Implémenter la commande vectorielle FOC avancée sur processeur DSP.
    • Maîtriser la commande directe du couple (DTC) et ses variantes pour les machines industrielles.
    • Concevoir des observateurs d’état (Luenberger, Kalman) pour la commande sans capteur (sensorless).
    • Analyser et optimiser les performances dynamiques d’entraînements à vitesse variable pour les EnR.

    Prérequis

    Commande des Machines Électriques (CME4303) ; Machines Électriques 2 (MAE3302). Modèles dynamiques des machines AC, régulation PI, représentation d’état, électronique de puissance (onduleur MLI).

    Plan du cours

    1. Leçon 1 — FOC avancée du moteur asynchrone
    2. Leçon 2 — Commande directe du couple (DTC)
    3. Leçon 3 — Commande sensorless
    4. Leçon 4 — Entraînements avancés pour EnR

    Travaux pratiques

    • Implantation d’une FOC à 10 kHz (simulation puis DSP TMS320F28335) avec régulateurs PI anti-windup (Leçon 1).
    • Simulation comparative DTC classique / DTC-SVM (Leçon 2) et estimation sensorless (Leçon 3).
    • Simulation HIL sur dSPACE d’un entraînement PMSM pour pompe solaire (Leçon 4).

    Modalités d’évaluation

    Volume horaire : CM 22 h, TD 8 h, TP 10 h, TPE 40 h (CTT 80 h) — 4 crédits. Évaluation mixte : contrôle continu 40 % (TD, comptes rendus de TP, mini-projet de simulation) et examen terminal 60 % (épreuve écrite de calcul et d’analyse).

    Bibliographie

    • Bose B. K., Modern Power Electronics and AC Drives, Prentice Hall.
    • Morimoto S. et al., Sensorless Control in Electric Drives, IEEE Press.
    • Vas P., Sensorless Vector and Direct Torque Control, Oxford University Press.
    • Abad G. et al., Doubly Fed Induction Machine: Modeling and Control for Wind Energy Generation, Wiley-IEEE Press.