Étude expérimentale et optimisation d'un système hybride hydraulique pour camions à ordures et amélioration des performances par raffinement de sa logique de contrôle

Résumé

Le but de cette thèse est de faire la démonstration expérimentale du fonctionnement d’un système hybride hydraulique spécifiquement dédié à l’application des camions à ordures en plus de proposer des solutions pour raffiner sa logique de contrôle. Le système hybride développé permet de récupérer l’énergie cinétique du véhicule durant le freinage. Un moteur hydraulique à déplacement variable utilise ensuite l’énergie emmagasinée sous la forme d’un fluide pressurisé dans un accumulateur hydraulique pour assister le moteur à combustion interne (MCI) à des moments opportuns. L’aspect particulier de ce système est que l’assistance au MCI peut avoir lieu lorsque celui-ci fonctionne au ralenti et qu’il entraîne l’équipement auxiliaire hydraulique du camion à ordures. Essentiellement, la stratégie de contrôle consiste à maximiser la récupération de l’énergie au freinage et à utiliser cette énergie pour minimiser l’utilisation du MCI à l’arrêt. Les résultats expérimentaux obtenus avec deux prototypes opérés en conditions d’utilisation réelles démontrent que le système hybride permet de récupérer une portion appréciable de l’énergie récupérable durant le freinage. De plus, les résultats prouvent qu’il est possible de réduire la charge au MCI durant le ralenti avec l’application d’un couple d’assistance. Cependant, l’avantage d’assister le MCI dans des zones précises de la plage d’utilisation est mince puisque l’efficacité brute du MCI varie peu selon les conditions d’opération. Cela est confirmé à l’aide d’un exercice d’optimisation de la logique de contrôle à l’aide de la programmation dynamique déterministe. En effet, en gérant la pression dans l’accumulateur pour maximiser la quantité d’énergie récupérée au freinage et en dosant l’assistance au MCI de façon idéale, la politique optimale ne réussit à améliorer l’économie de carburant que de 6 % par rapport au contrôle initial. Par conséquent, étant donné que les efforts requis pour imiter le comportement idéal en temps réel sont considérables pour un gain relativement faible et incertain, la logique de contrôle initiale est considérée comme étant quasi-optimale. Finalement, cette thèse propose une version améliorée du système hybride assistant le MCI qui permettrait d’éteindre le MCI lorsque le véhicule est arrêté tout en maintenant fonctionnel l’équipement auxiliaire hydraulique. Un exercice d’optimisation de la logique de contrôle indique qu’une gestion adéquate de la pression dans l’accumulateur permettrait d’éteindre le MCI la plupart du temps à l’arrêt et ainsi d’engendrer une augmentation de l’économie de carburant de plus de 40 % par rapport au système original. L’évaluation par simulation d’une logique de contrôle élémentaire démontre qu’une telle stratégie de gestion de la pression serait réalisable en temps réel et que le gain potentiel d’économie de carburant est atteignable.

Date	14 juil. 2011
langue originale	Français
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Zhaoheng Liu (Directeur(-trice))