Trip management strategies for electric vehicles : a trade-off between time, economic cost, energy consumption and battery aging
Ces dernières années, la mobilité électrifiée est devenue la principale alternative pour un transport automobile décarboné. Cependant, plusieurs facteurs continuent de retarder la démocratisation des véhicules électriques, tels que leur prix élevé, et leur autonomie limitée, l'insuffisance de l...
Enregistré dans:
| Hovedforfatter: | |
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| Andre forfattere: | , , , , , , , |
| Format: | Thèse numérique |
| Sprog: | Anglais |
| Udgivet: |
2025.
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| Fag: | |
| Online adgang: | Accès Université d'Orléans et IFPM |
| Kommentar: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Nicolas Petit (Président du jury) ; Valérie Dos Santos Martins, Dominique Nelson-Gruel, Antoine Simon (Membre(s) du jury) ; Antonio Sciarretta, Eric Bideaux (Rapporteur(s)) Thèse sous embargo actif |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Stratégies de gestion des trajets pour les véhicules électriques :, un compromis entre le temps, le coût économique, la consommation d'énergie et le vieillissement de la batterie |
| Summary: | Ces dernières années, la mobilité électrifiée est devenue la principale alternative pour un transport automobile décarboné. Cependant, plusieurs facteurs continuent de retarder la démocratisation des véhicules électriques, tels que leur prix élevé, et leur autonomie limitée, l'insuffisance de l'infrastructure de recharge et les préoccupations relatives à la longévité des batteries. L'un des moyens d'améliorer les performances des véhicules électriques et de promouvoir leur adoption consiste à développer des stratégies de planification des trajets et de gestion de l'énergie, car celles-ci peuvent permettre un fonctionnement plus efficace des véhicules tout en adaptant leur comportement en fonction des préférences de l'utilisateur ou du fabricant. Dans cette perspective, cette thèse explore le développement de stratégies centrées sur le client pour améliorer la performance des véhicules électriques dans trois scénarios d'utilisation : les trajets courts (éco-conduite), les recharges rapides (recharge optimale), et les trajets longues distances (planification des trajets). Ces stratégies sont formulées comme des problèmes de commande optimale multi-objectifs visant à minimiser un compromis entre le temps total, le coût économique, la consommation d'énergie et la dégradation de la batterie. Les problèmes résultants sont résolus à l'aide de différentes méthodes de commande optimale, notamment la programmation dynamique, le principe du minimum de Pontryagin ou l'optimisation statique, tout en introduisant certaines adaptations du modèle pour tenir compte des contraintes spécifiques du véhicule et des cas d'utilisation. De plus, les différentes stratégies présentées dans ce manuscrit sont évaluées à travers de multiples simulations et comparées aux solutions de référence existantes. D'après les résultats, les stratégies proposées offrent une performance améliorée et plus flexible, car elles peuvent être adaptées en fonction des besoins du client. Par exemple, un utilisateur peut rendre un long voyage environ 28 % moins cher en permettant une augmentation de 2 % du temps de trajet, suivre un profil analytique d'éco-conduite pour économiser jusqu'à 26.43 % d'énergie sans affecter la durée du trajet, ou effectuer une recharge tenant compte du vieillissement qui est presque 12 % plus rapide que la solution de référence correspondante. In recent years, electrified mobility has become the main alternative for a decarbonized automotive transportation. However, several factors keep delaying the democratization of electric vehicles, such as their higher price and limited driving range, the insufficient charging infrastructure and the concerns over battery longevity. One way to improve the performance of electric vehicles and promote their adoption is through the development of trip and energy management strategies, as these can enable a more efficient vehicle operation while adapting their behavior according to the user or manufacturer preferences. From this perspective, this thesis explores the development of customer-centric strategies to improve the performance of electric vehicles under three usage scenarios: short commutes (Eco-Driving), fast charging events (Optimal Charging), and long-distance journeys (Trip Planning). These strategies are formulated as Multi-Objective Optimal Control Problems aiming at minimizing a trade-off between total time, economic cost, energy usage, and battery degradation. The resulting problems are solved with different optimal control methods, e.g., Dynamic Programming, Pontryagin's Minimum Principle or Static Optimization, while introducing certain model adaptations to account for specific vehicle and use case constraints. On top of this, the different strategies in this manuscript are evaluated across multiple simulations and compared against existing benchmark solutions. According to the results, the proposed strategies provide an improved and more flexible performance, since they can be adapted to the customer needs. For instance, a user could make a long trip about 28 % cheaper by allowing an increase of 2 % in traveling time, follow an analytical Eco-Driving profile to save up to 26.43 % of energy without affecting the trip duration, or conduct an aging-aware recharge that is nearly 12 % faster than the corresponding benchmark. |
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| Emne beskrivelse: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire ; 2012-....) Partenaire(s) de recherche : Laboratoire Pluridisciplinaire de recherche en ingénierie des systèmes, mécanique et énergétique (Orléans ; 2008-....) (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Nicolas Petit (Président du jury) ; Valérie Dos Santos Martins, Dominique Nelson-Gruel, Antoine Simon (Membre(s) du jury) ; Antonio Sciarretta, Eric Bideaux (Rapporteur(s)) Thèse sous embargo actif |
| Format: | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |
| Adgang: | Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 18 avril 2027 |