Le cadre général du travail de recherche est l'amélioration de la sécurité routi ère pour les véhicules automobiles et les conducteurs en utilisant les outils automatique. Dans le cadre de la dynamique du véhicule, les e orts d'interaction entre le pneumatique et la chaussée sont des données indispensables d'où la nécessité d'estimer en temps réel les variables qui caractérisent ces e orts. Cette estimation est réalisée à l'aide des observateurs non linéaires tel que les observateurs à mode glissant d'ordre 1 et d'ordre supérieure. Une proposition de découpage de modèle dynamique complet de véhicule en trois sous-systèmes (caisse, suspensions et roues) en se basant sur la théorie de passivité. Tous ces théories sont validées à l'aide de deux simulateur de véhicule SCANeRstudio et SIMK106N.

Ces dernières années se distinguent par la prise de conscience collective de la dimension écologique à tous les niveaux ; dans l'industrie pour la conception et la gestion de la fin de vie des produits manufacturiers, dans le domaine du bâtiment, et au niveau des transports. Dans ce dernier cas, le pétrole n'est plus vu comme la source incontournable d'énergie, et des solutions de propulsion électrique ou multi-sources, dénommée " hybride ", voient le jour. Si la propulsion hybride commence à entrer dans les mentalités dans le domaine automobile, elle est encore peu présente dans le domaine de la navigation de plaisance. Avec trois sources d'énergie potentiellement disponibles, carburant, électrique et vent, et un environnement d'évolution peu contraignant, les navires représentent au premier abord un champ d'application intéressant pour ces nouvelles technologies. C'est ce que nous nous proposons d'analyser dans ce mémoire. Pour mener à bien cette étude, une démarche de dimensionnement a du être mise en place. Si différentes méthodologies ont déjà été proposées depuis le milieu des années 90 dans le domaine automobile, elles s'appuient pour la plupart sur une base limitée d'organes constitutifs de la chaîne de propulsion recherchée. Nos hypothèses de travail sont différentes. Nous proposons dans ce mémoire une méthodologie de dimensionnement itérative, basée sur une modélisation multiphysique juste nécessaire, au point de i) considérer autant que possible les flux énergétiques au sein de l'architecture de propulsion à dimensionner et ne plus dissocier flux et effort au niveau de chaque organe, ii) de proposer des modèles génériques adimensionnels associés à chaque famille d'organes. Nous appuyant sur le bond-graph et les notions de lignes de puissance et de modulation, nous procédons, et c'est original, à une optimisation couplée du dimensionnement et de la commande. La méthode proposée est appliquée à deux cas d'études : le problème de dimensionnement d'un voilier de moyenne puissance et celui d'une voiture hybride.

Le véhicule électrique est aujourd’hui présenté comme l’une des solutions alternatives sérieuses au véhicule à moteur à combustion interne, visant à limiter la consommation d’énergies fossiles, ainsi que les émissions de polluants locaux et de gaz à effet de serre. L’évaluation des forces et faiblesses de cette technologie au regard de l’environnement est aujourd’hui limitée, compte tenu notamment du peu de retour d’expérience sur ce type de véhicules.L’objectif de ce travail de recherche est de proposer une approche combinant une connaissance fine du véhicule étudié (obtenu notamment par des essais expérimentaux et l’utilisation de modèles de consommation) et de la méthode d’évaluation environnementale Analyse de Cycle de Vie (ACV), pour identifier les paramètres clefs du bilan environnemental, et par différentes analyses de sensibilité, d’en proposer une analyse détaillée. Pour y parvenir, des essais expérimentaux ont été réalisés sur un véhicule électrique à usage essentiellement urbain et son équivalent thermique. Un modèle permet d’estimer les consommations de véhicules selon leurs spécificités (chimie et capacité de batterie, rendement de la chaîne de traction) et leurs conditions d’utilisation (trafic, usages d’auxiliaires). Des hypothèses et scénarios sont également établis sur la durée de vie des batteries qui équipent le véhicule. Les jeux de données obtenus sont mis en œuvre dans l’ACV d’un véhicule électrique, et les résultats obtenus interprétés puis comparés à ceux du véhicule thermique équivalent. Enfin, analyses de sensibilité et test de divers scénarios permettent l’identification des paramètres clefs du bilan environnemental. / Today, the electric vehicle is seen as a potent substitute to the internal combustion engine vehicle, aiming at reducing consumption of fossil fuels, and emissions of local pollutants and greenhouse gases. The assessment of strengths and weaknesses of this technology from the environmental viewpoint is currently limited, especially considering the lack of experiment feedbacks.The objective of this research is to offer an approach combining a deep understanding of the studied vehicle (through experiments and use of consumption patterns) and the environmental assessment method “Life Cycle Analysis” (LCA), to identify the key parameters of environmental appraisal, and relying on different sensitivity analysis, to propose a detailed analysis.To achieve this, experimental tests were carried out on an urban electric vehicle and its internal combustion engine equivalent. A model was built to estimate the consumption of electric vehicles according to their characteristics (chemistry and battery capacity, vehicle energy efficiency) and use (traffic, use of auxiliaries). Assumptions and scenarios are also made on the lifetimes of batteries in the vehicle. The data sets obtained are implemented in the life cycle analysis of an electric vehicle, and the results are interpreted and compared to its internal combustion engine equivalent vehicle. In the end, sensitivity analysis and test of various scenarios allow the identification of key parameters for the environmental assessment.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

En propulsion électrique, le freinage régénératif consiste à récupérer l’énergie cinétique du véhicule en freinant la roue propulsée avec la motorisation électrique. Afin d'optimiser la quantité d'énergie récupérée à partir du freinage électrique, la plupart des études antérieures proposent des stratégies qui consistent à définir le couple de freinage en fonction de la vitesse du véhicule. Dans cette étude nous proposons une stratégie originale qui consiste à commander le glissement de la roue freinée en fonction de la vitesse du véhicule. Les deux principales hypothèses qui ont motivé ce travail sont que cette stratégie de récupération, réglée à l’optimum, est moins sensible aux incertitudes et qu’elle permet d’éviter une perte d’adhérence de la roue, étant donné que le glissement est contrôlé. L’objectif ultime est de démontrer expérimentalement qu’il est possible de mettre en œuvre une telle approche sur un véhicule électrique afin d'assurer une récupération optimale de l'énergie tout en assurant la stabilité du véhicule. Le premier volet de cette étude est d’étudier l’avantage de la stratégie de commande du glissement quand elle est globalement optimisée au sens de maximiser la récupération d’énergie en considérant le rendement énergétique de la chaine électrique et des pertes mécaniques. Pour cela, un simulateur basé sur Matlab/Simulink a été développé et validé par des mesures expérimentales. La nouvelle stratégie en glissement est alors comparée en simulation à d’autres stratégies, et sa sensibilité est évaluée par rapport à des incertitudes paramétriques sur l’inclinaison de la route, la masse et les conditions routières. Les simulations numériques, validées par des essais expérimentaux, montrent qu’un freinage régénératif qui commande le glissement est la stratégie la moins sensible aux variations paramétriques. Le deuxième volet de cette étude porte sur la synthèse et la mise en œuvre d’un contrôleur temps-réel, embarqué sur un véhicule électrique à trois roues, afin de procéder à des tests routiers de la stratégie en glissement. Considérant qu'il n'est pas possible de mesurer directement le glissement, il doit être estimé en temps réel à partir des mesures des encodeurs des roues. Pour ce faire, un modèle d’état non-linéaire du comportement du système de propulsion électrique, incluant la dynamique du glissement, a été expérimentalement identifié. Ce modèle original, combiné à un modèle classique de dynamique longitudinale du véhicule, est utilisé pour la synthèse et la comparaison de deux observateurs de Kalman étendu. Finalement, un estimateur d’adhérence, basé sur un algorithme d’identification de type RLS-[lambda], est mis en place pour corriger en-ligne un facteur lié à l’adhérence. Il devient ainsi possible d’estimer avec précision le glissement de la roue motrice, même en présence de variations paramétriques importantes. Un contrôleur non-linéaire temps réel a été développé et implanté dans le but de suivre une consigne de glissement optimal. Considérant la présence d’un retard pur important dans la chaine de contrôle, le contrôleur se décompose en une partie boucle ouverte afin d’atteindre rapidement la consigne de couple et une rétroaction non-linéaire afin de corriger finement la valeur finale. La synthèse des compensateurs (boucle ouverte et rétroaction) se base sur une linéarisation par morceaux du système à contrôler: les paramètres du modèle d’état sont fixés pour une commande de couple de freinage donnée. La structure de contrôle implantée a été réduite afin de minimiser la puissance de calcul requise. La combinaison de l’observateur de glissement avec le contrôleur de glissement a permis de valider expérimentalement la stratégie de freinage par glissement sur un véhicule électrique. Les conditions de la route (niveau d’adhérence) ont été modifiées pour valider la robustesse du contrôleur sur une surface glissante.

Tirée par le développement et la démocratisation des globes numériques et des systèmes de géolocalisation grand public, la numérisation 3D mobile terrestre en milieux urbains s'est développée de manière très importante ces dix dernières années. Les principaux verrous résiduels de ces systèmes reste d'une part la localisation précise des données pour certaines applications (conduite autonome urbaine, levers de géomètres, etc.) du fait des masques et multi-trajets GPS dans les canyons urbains et d'autre part le passage à l'échelle du traitement de l'information vu les volumes de données considérables acquis chaque jour (plusieurs To).La première partie de cette thèse est consacrée à la présentation de la numérisation mobile, aussi bien du point de vue système que du point de vue usage. Une description fine du système Stéréopolis V2, véhicule de numérisation mobile multi-caméras développée au laboratoire MATIS de l'Institut National de l'Information Géographique et Forestière, est faite afin de présenter les données utilisées dans cette thèse. Les blocs d'images manipulés dans ces travaux sont constitués de plusieurs centaines de milliers à un million d'image. La seconde partie est consacrée à la calibration du système: calibration intrinsèque de caméra, tout d'abord, en utilisant une géométrie d'acquisition de type panoramique, qui permet de s'affranchir de réseaux de cibles 3D métrologiques. Une calibration extrinsèque des imageurs du véhicule, ensuite, qui permet de déterminer de façon précise la position et l'orientation de caméras sur un dispositif de numérisation mobile. Deux procédures sont détaillées et comparées: l'une dite "off-line" nécessitant une acquisition spécifique avec un réseau de cibles métrologiques et l'autre dite "on-line" utilisant uniquement les données d'acquisition standards. Nous démontrons que la méthode "on-line" produit dans les mêmes conditions une précision comparable à celle "off-line" tout en étant plus adaptée aux variations de conditions d'acquisition in-situ. La troisième partie détaille le processus de compensation par faisceaux appliquée aux données de numérisation mobile multi-caméras qui permet d'estimer la pose d'un grand nombre d'images. La mise en équation ainsi que différents cas d'utilisations de la méthode sont explicités. La structuration et la gestion des données dans un entrepôt est elle aussi développée car elle permet la gestion d'importants volumes et donc le passage à l'échelle tout en restant performante. La quatrième et dernière partie propose différentes méthodes de recalage qui peuvent être utilisées aussi bien de manière individuelle que combinées afin de permettre de mettre en cohérence des séquences d'images distinctes (boucles, passage multi-dates, etc.) dans des contextes applicatifs différents / Mobile mapping technology has grown exponentially the last ten years, particularly due to advances in computer and sensor performances. However, the very accurate positioning of data generated by such technique remains a crucial issue. The first part of this thesis presents the mobile mapping system that has been designed in the MATIS lab of IGN as well as its operational use. A detailed analysis of image data is proposed and data used for this work is discussed. The second part tackles the standard calibration procedure. First, camera calibration is performed by using a panoramic-based acquisition geometry, which allows not to required ground control points. Secondly, a full calibration procedure dedicated to the Stéréopolis V2is proposed so as to determine accurately the position and orientation of all the cameras. For that purpose, two procedures are explained : one requiring an area with points positioned with high accuracy ,and the other one based only the data acquisition. The third section details the compensation applied to the mobile mapping car that allows to improve poses of a large number of images. The mathematical formulation is proposed, and various cases of the method are explained. Data management is also presented since it is a mandatory step for efficient large amount of data management The fourth and final part of the thesis presents different registration scenarii, where methods developed in this work can be used individually as well as combined with other ones so as to bring higher coherence between sequences of distinct images

Partant de la sociologie d'innovation, des organisations et d'attentes et en se basant sur une démarche empirique d'enquête (plus de 30 entretiens conduits durant 2010-2013 en France), la première partie de cette thèse traite de la variété des acteurs de l'électromobilité et de l'abondance combinatoire des possibilités relationnelles. Elle procède à une analyse historique, théorique et systémique, afin de recenser et établir une typologie des acteurs potentiellement concernés par son développement, d'évaluer leur position stratégique et leur inclinaison envers l'électromobilité, leurs intérêts et facteurs de résistance potentiels. Enfin, le croisement du caractère offensif ou défensif de la stratégie propre à chaque acteur avec le degré variable de maturation de celle-ci a permis de préciser les ressorts de l'adhésion au système d'électromobilité et les conditions d'évolution de celui-ci. La thèse met un accent particulier sur la nécessité de maîtriser la zone d'incertitude la plus majeure du système qui est la recharge. Les ambiguïtés et les difficultés d'installation d'équipements de recharge révèlent une certaine réticence de la société. Combler les lacunes, surtout celles particulières à la recharge privée, mérite une attention collective des constructeurs, opérateurs immobiliers et fournisseurs d'équipements de recharge, ainsi qu'une concentration particulière des efforts publics et ce, à tous les niveaux réglementaire, financier et surtout organisationnel. Cela devrait permettre de raccourcir le décalage qui se manifeste aujourd'hui entre la mise sur le marché des véhicules et la disponibilité des infrastructures de recharge, qui pénalise le démarrage du système en constituant un grand blocage psychologique pour ses usagers potentiels. Dans un deuxième temps, est explorée l'électromobilité dans un cadre systémique éclaircissant les relations d'interdépendance entre mobilité et territoire. En effet, chaque territoire définit son système de mobilité en fonction de ses caractéristiques intrinsèques telles que sa géographie, sa composition démographique et socioéconomique et les autorités territoriales jouent un rôle crucial dans sa mise en œuvre et assurent son bon fonctionnement. Ainsi dans le cadre d'une étude de cas, le diagnostic socio-économique du territoire de Paris-Saclay, suivi par l'analyse de son système de mobilité, permettent de dégager l'avenir possible du territoire en matière de transport, au vu de la dynamique générale créée par le projet de Grand Paris Express. Une fois que l'image future du système de mobilité du territoire est dessinée, la place de l'électromobilité dans ce futur système et le degré de réceptivité du territoire de Paris-Saclay est discutée. L'évaluation du potentiel d'équipement en VE en tant que voiture particulière montre que le territoire de Paris-Saclay constitue un terrain favorable : de par l'adaptation du VE à leur comportement d'auto mobilité et par l'accès à la recharge, 37% des ménages motorisés du territoire sont susceptibles de s'équiper d'un VE (contre 20,5% en IDF). Enfin, la France est le pays où toutes les conditions d'émergence de l'électromobilité se réunissent. Son électricité issue du nucléaire permet d'espérer un bilan carbone très promoteur pour le VE. Les deux constructeurs historiques du pays sont parmi les premiers de l'industrie d'automobile à proposer les modèles électriques de la nouvelle génération. Le déploiement massif des infrastructures de recharge divise. L'éventail des suites à donner est large, allant de l'abandon total de l'électromobilité par peur qu'elle devienne un gouffre financier jusqu'au renforcement des mesures de soutien dans l'espérance de favoriser la dynamique créée. Parmi les options, on soutient une politique de territorialisation du déploiement de l'électromobilité à définir sur la base d'une connaissance approfondie du territoire et de son système de mobilité / Over the past few years, socioeconomic and political developments, environmental and energy concerns, and ongoing technological progress nourish the prospect of substituting conventional gasoline cars with upcoming electric alternatives. A real success of the electric vehicle (EV) has become increasingly conceivable but is still subject to a certain number of conditions. Electromobility differs from the currently prevailing form of automobility mainly due to a larger range of the involved stakeholders, and a stronger dependence on the territory where the system is to evolve. These differences motivate the present doctoral research studying the emergence of electromobility in France from two major points of view: the stakeholders' organization and the territory's adaptation. Adopting a historical and empirical approach, the first part of this thesis discusses the results of over 30 interviews conducted with representatives of potential electromobility stakeholders that are likely to have a major influence on the developing electromobility system in France. It deals with the large variety of potential actors and their possible relationships by following a systematic and sociological approach. The applied methodology allows to detail and characterize the actors and to evaluate their likely strategies as well as their inclinations towards electromobility conveyed by various motives of interests and factors of resistance. Analyzing the probable forms of interdependence between the actors in the electromobility system also helps to highlight the lack of some essential links in the current system of actors. The second part of this thesis explores electromobility in a systematic framework in order to shed light on the interdependence between mobility and its territory. Indeed, each territory is endowed with a transportation system of its own on the basis of its diverse intrinsic characteristics. Local authorities have a crucial role to play in the process of deploying the system and of facilitating its functioning. This part of research therefore examines the potential for electromobility development at the local level: the semi-urbanized area of Paris-Saclay located within the Greater Paris area about 20 km southwest from its center serves as study area. The local transportation system's configuration and its dynamics including all relevant projects that will partially or integrally influence the area are discussed. The prospective analysis takes into account a wide range of considerations and potential determinants so as to render the assessment as realistic as possible. The study's findings shed light on the initial phase of the electromobility system's emergence while highlighting the flaws and complexities that hinder its future development. By these means, this research provides decision aid for policymakers and others stakeholders that are potentially involved in the electromobility system's deployment in France

Cette thèse traite de la conception de systèmes électromécaniques, en particulier des machines électriques dédiées à des applications de traction. La démarche adoptée allie précision des résultats et réduction du temps de calcul du processus. A cet égard, deux thèmes ont été abordés dans cette thèse. Le premier thème concerne la modélisation de machines électriques et l’utilisation de méthodes semi-numériques. Une architecture de réseau de réluctances est proposée pour analyser les performances de machines à flux axial. Elle permet la prise en compte de l'aspect temporel et la caractéristique non-linéaire des matériaux ferromagnétiques. Des modèles basés sur la méthode des éléments finis ont été établis pour valider les résultats de modélisation. Le faible écart entre modèles numériques et semi-numériques montre le bien fondé des méthodes proposées. Des dimensionnements offrant un compromis entre précision de la solution finale et temps de calcul font l’objet du second thème de la thèse. La technique du Space Mapping est connue pour son efficacité, elle permet d'exploiter à moindre coût un modèle précis. Deux techniques qui en dérivent sont proposées en associant la modélisation par réseau de réluctances et des techniques d'optimisation. La première repose sur la modélisation de l'erreur entre des modèles de précisions différentes par une fonction à bases radiales. La deuxième intègre la correction de l'erreur dans la résolution des réseaux de réluctances en couplant les modèles linéaire et non-linéaire d'une machine électrique. / This thesis proposes contributions in design methodologies for electromechanical systems, in particularly electrical machines. The proposed strategy allies precision and reduction in simulation time. Thus, two themes were studied. The first theme concerns electromagnetic modeling by means of semi-numerical models. Reluctance’s network topology is proposed in order to analyze performances of permanent magnet axial flux machines. It can take into account the temporal aspect and the non-linearity of ferromagnetic materials. Finite element models were established in order to compare and validate the proposed modeling strategy. Thus, the small error between models (less than 5%) shows the efficiency of the models. Sizing based on optimization techniques, offering a compromise between final solution and computation time, are treated in the second theme of this thesis. Space Mapping is known as an efficient optimization technique, which enables exploiting costly models without being prohibited by computation time. Two derived techniques are proposed and applied to design the axial flux machines. The first, proposes the modeling of the error between models with different precision through radial basis function. The second embeds error correction in the magnetic equivalent circuit resolution in order to couple linear and non-linear models of an electrical machine.

Depuis quelques années de nombreux modèles de véhicules électriques et hybrides rechargeables sont disponibles à la vente. Les prévisions annoncent des niveaux de pénétration importants pour ces prochaines années. En effet, l’État français a annoncé deux millions de véhicules électrifiés pour 2020. Les véhicules électriques impactent les réseaux d’électricité en se rechargeant, c’est alors que les flux électriques dans les réseaux évoluent. Cette recharge qui induit un changement du dimensionnement du réseau est abordée dans ce manuscrit, qui s’attache à évaluer ce changement. De plus, avec le développement de la thématique des “smart grid”, les véhicules électrifiés peuvent avoir un intérêt pour la conduite du système électrique. Cette étude a pour objectif s’attachera aussi à tenter de déterminer l’équilibre entre intérêts des véhicules électrifiés dans ce contexte et difficultés (sous la forme de coûts) qu’ils pourraient rencontrer s’ils participaient à la conduite du système.L’impact des véhicules électrifiés se concentre principalement sur les réseaux de distribution d’électricité. Dans les réseaux de distribution d’électricité, les lignes et les câbles sont des infrastructures indispensables. Alors que de nombreuses études s’intéressent au dimensionnement des transformateurs du réseau d’électricité, peu d’entre elles analysent les lignes et les câbles du réseau. Une volonté de combler ce manque est alors apparue. Ce manuscrit traite la problématique du dimensionnement des conducteurs, des lignes et des câbles du réseau de distribution d’électricité. Les véhicules électrifiés peuvent également être utilisés comme moyen de stockage de l’électricité, afin d’améliorer la conduite des réseaux d’électricité. L’étude s’intéresse également à l’évaluation de l’impact sur les conducteurs de l’utilisation des véhicules électriques et hybrides rechargeables comme moyen de stockage (donc comme moyen de conduite du système). / In recent years many models of electric and plug-in hybrid vehicles are available for sale. The forecasts predict high levels of penetration in the coming years. Indeed, the French government announced two million electric vehicles by 2020. Electric vehicles impact the electric grid by recharging, changing electricity flows in the grid. Electric vehicles charging changes the manner of sizing the grid which is the topic of this manuscript. Moreover, with the development of the smart grids, electric vehicles may have an interest as actor of the electrical system. This study also focuses on trying to determine the balance between interests of electrified vehicles in this context and challenges (in the form of costs) they might encounter if they are involved in the operation of the electric system.The impact of electric vehicles mainly focuses on the distribution grid lines and cables are a major infrastructure of the distribution grid. While many studies focus on electric transformers sizing, few of them analyze the lines and cables of the grid. A desire to fill that gap then appeared. This manuscript deals with the problem of sizing lines' and cables' conductors of the electric distribution grid. Electric vehicles can also be used as electricity storage device to improve the operation of electricity networks. The study also assesses the impact on grid conductors of electric vehicles use for storage (i.e. as a means for operating the system).