Objectifs :
L'originalité de la formation réside d'abord dans la pluridisciplinarité et dans l'aspect système du domaine scientifique traité : l'électrification de la propulsion dans le domaine du transport. Cette particularité découle directement des applications visées qui sont, par essence, des systèmes riches et complexes où plusieurs phénomènes physiques sont souvent couplés. Notre objectif est de former des spécialistes de l'hybridation, dans les milieux académiques et de la R&D. Lors du recrutement, ces spécialistes doivent maîtriser parfaitement un champ disciplinaire particulier (mécanique, électrique…) et sont initiés aux différentes autres disciplines présentes dans un système aussi complexe que le véhicule hybride. Par cette formation, nous espérons améliorer la vision globale des systèmes et améliorer ainsi la coexistence et l'optimisation des différents constituants des véhicules hybrides.
Connaissances :
Cette formation pluridisciplinaire nécessite tout d'abord l'apport de connaissances scientifiques dans différents domaines des sciences pour l'ingénieur :
- énergie électrique, machine électrique, stockage de l'énergie, électronique
- dynamique du véhicule, transmission de puissance
- transferts thermiques, moteur à combustion interne
La complexité des systèmes étudiés nécessite également des apports de connaissance dans les domaines suivants :
- méthodes numériques pour le dimensionnement ou pour l'optimisation
- contrôle des systèmes
- intégration système
- réseaux de communication
Compétences scientifiques :
- Dimensionner une machine électrique, son alimentation et sa commande
- Dimensionner les composants de stockage d'énergie
- Utiliser des outils de simulation numériques du véhicule
- Dimensionner les composants mécaniques standards
- Appréhender la complexité d'un problème réel
- Modéliser un problème réel
- Résoudre au moyen d'outils numériques appropriés un problème mathématique
Compétences additionnelles et transversales :
- Savoir réaliser un état de l'art
- Savoir rédiger une note de synthèse d'activités expérimentales ou numériques
- Savoir présenter un travail à un auditoire de façon structurée
- Savoir utiliser un logiciel pour concevoir un support de présentation- Savoir travailler en équipe
- Savoir travailler de façon autonome et organiser son travail personnel
- Savoir utiliser la compétence "vision système" demandée par les centres de R&D
Lieu(x) d'enseignement
RUEIL MALMAISON
GIF SUR YVETTE
Pré-requis, profil d’entrée permettant d'intégrer la formation
Le master EPA s'adresse à des étudiants titulaires d'un master 1 ou équivalent (à l'issue d'une quatrième année (bac+4) d'école d'ingénieurs française par exemple et possiblement d'une 5 ème année), dans les domaines de la mécanique, de l'électrotechnique, de l'automatique ou dans la physique appliquée au sens large. Les étudiants recrutés sont donc des spécialistes de ces disciplines.
Compétences
Modéliser un problème réel dans le domaine du véhicule électrifié.
Développer et exploiter des outils de simulation numérique.
Dimensionner les principaux composants électriques d'un véhicule électrique ou hydride (machine, commande, stockage).
Dimensionner les principaux composants mécaniques d'un véhicule électrique ou hydride
Gérer et optimiser la consommation de l'énergie embarquée.
Rédiger un état de l'art, une note de synthèse d'activités expérimentales ou numériques.
Développer sa vision système appliquée au domaine.
Profil de sortie des étudiants ayant suivi la formation
La formation EPA offre la pluridisciplinarité nécessaire à une insertion professionnelle réussie dans le domaine de l'électrification des transports.
De par l'aspect pluridisciplinaire de la formation, les étudiants qui la suivent peuvent donc tout d'abord renforcer les connaissances et compétences associées à leur formation initiale. Ils acquièrent également de nouvelles compétences dans les autres disciplines présentes dans un système aussi complexe que le véhicule hybride. Les étudiants formés ont une vision globale des systèmes et sont aptes à optimiser les différents constituants de véhicules hybrides.
Débouchés de la formation
Cette formation permet de préparer les étudiants à développer des recherches dans le cadre de thèses de doctorat à orientation industrielle (thèses CIFRE). Une partie des étudiants inscrits dans ce master pourra aussi poursuivre une formation à la recherche sous forme de thèses de doctorats dans les laboratoires traitant de sujets plus académiques. Enfin, ce master aspire aussi à former des étudiants capables d'assumer la fonction d'ingénieur de recherche au sein des équipes de R&D de l'industrie et des laboratoires spécialisés impliqués sur la nouvelle problématique de l'électrification de la propulsion dans le domaine du transport.
Ces objectifs et débouchés sont explicités en début d'année lors d'une réunion d'information. Ils sont également affichés sur le site internet de la formation.
Collaboration(s)
Laboratoire(s) partenaire(s) de la formation
Systèmes et Applications des Technologies de l'Information et de l'Energie
Laboratoire de mécanique et technologie.
IFP Énergies nouvelles
COnception de Systèmes Mécaniques et Robotiques
IFFSTAR-LTE.
Stéphane Rimaux Ingénieur R&D PSA
Guillaume Alix, Professeur Ingénieur R & D IFPEN
Joris Loic Melgar Sossa, Professeur Ingénieur R & D IFPEN
Jean Charles Dabadie, Professeur Ingénieur R & D IFPEN.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
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
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.
Prérequis :
Bases de Mécanique, Thermodynamique, Chimie,
Contenus de l'UE "Introduction à la propulsion automobile et environnement".
Modélisation 1D du comportement dynamique
Lois d’évolution 1D (lois de commandes données)
Méthodes numériques de résolution adaptées
Réalisation d’un projet (Simulink) : résolution numérique d’un problème donné, intégration de système de récupération d’énergie.
Contrôle avancé du flux d'énergie dans le véhicule
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
3
Détail du volume horaire :
Cours :9
Travaux dirigés :15
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Sciarretta Antonio
Equipe pédagogique :
Antonio Sciarretta
Sébastien Berthebaud.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
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
- 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
Deuxième partie : approfondissement (outils)
- Outils logiciels pour l'optimisation hors ligne
- Outils logiciels pour la synthèse des lois de gestion et le contrôle.
Prérequis :
Notions de base d’automatique
Notions de mécaniques (Chaîne de transmission).
Bibliographie :
Les véhicules Hybrides F. Badin / Contrôle Optimal A. Sciarretta.
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
Choix des composants permettant la transmission de puissance pour une architecture donnée
Dimensionnement de chaines cinématiques associées à quelques architectures de véhicules hybrides.
Prérequis :
Notions de mécanique des solides rigides.
Bibliographie :
S. Calloch, J.Y. Cognard, D. Dureisseix, D. Marquis, Les systèmes de transmission de puissance : systèmes mécaniques et hydrauliques, Editions Lavoisier
P. Agati, Y. Brémont et G. Delville. Mécanique du solide – Applications industrielles. Dunod, 1996.
M. Aublin, R. Boncompain, M. Boulaton, D. Caron, E. Jeay, B. Lacage et J. Réa. Systèmes mécaniques : théorie et dimensionnement. Dunod, Paris, 1992.
J. Dufailly. Étude géométrique des engrenages cylindriques de transmission de puissance. Ellipses, 1997.
Première partie : fondamentaux
- 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.
Deuxième partie : approfondissement
- 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.
Prérequis :
Base de l'électricité (régime transitoires, puissances et pertes), composants passifs, automatique.
Introduction à la propulsion automobile et environnement
Langues d’enseignement :
FR
ECTS :
2
Détail du volume horaire :
Cours :21
Travaux dirigés :3
Modalités d'organisation et de suivi :
Coordinateur :Pierre Philippe
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Première partie : fondamentaux
- 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
- 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.
Remière partie : fondamentaux
- 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
Deuxième partie : approfondissement
- 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.
Prérequis :
Bases de l’électromagnétisme.
Bibliographie :
Actionneurs élctriques, G. Grellet et Guy Clerc
Poly du cours.
L’UE se décompose en deux grandes parties qui sont : les méthodes numériques pour :
- l’intégration temporelle d’équations différentielles (schéma d’intégration de type Euler, Runge Kutta)
- les méthodes d’optimisation (méthodes déterministes telles que les méthodes de gradient, de Newton, et les méthodes stochastiques telles que les algorithmes génétiques, les essaims particulaires, ou la méthode du recuit simulé).
Prérequis :
Bases d’analyse numérique.
Bibliographie :
Analyse numérique matricielle appliquée à l'art de l'ingénieur, T1-2, Patrick Lascaux, Raymond Théodor, Dunod
Méthodes de calcul numérique, J.M. Nougier, Masson
Introduction à l’analyse matricielle et à l’optimisation, Ph. G. Ciarlet, Dunod
Méthodes mathématiques pour les sciences de l'ingénieur : Optimisation et analyse numérique, B. Lions, P-L. Larrouturou, École polytechnique.
Première partie : fondamentaux
- Généralité, différents types de combustion
- 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
Deuxième partie : approfondissement
- 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...
Alain Ngandjong Chercheur Université de Picardie
Julien Bernard Ingénieur R&D IFPEN
El Hadj Miliani Enseignant IFP SCHOOL
Marc Petit Ingénieur R&D IFPEN.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Première partie : fondamentaux
- 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)
Deuxième partie : approfondissement
- 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 énergétique des batteries.
Franck Enguehard Professeur et Chercheur à l'Université de Poitiers
Bertrand Gessier Ingénieur Responsable de service RD Valéo Thermique
Ludovic Lefebre Ingénieur RD PSA en thermique.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Introduction aux 3 modes de transfert - 1e bilan d'énergie en régime stationnaire - analogie électrique et limitations- ailettes
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
Application industrielle.
Maxime Derome Ingénieur R&D Renault
Marc Revilloud Ingénieur Védécom.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Vision et définition du véhicule autonome
ADAS : Advanced Driver Assistance System
Enjeux de l'automatisation
Fonction essentielles du Véhicule Autonome
Capteur Actionneur
perception localisation
Apprentissage généralités
Planification Décision.
Période(s) et lieu(x) d’enseignement :
Période(s) :
Février - Mars.
Lieu(x) :
IFP School
Le S2 est composé d'UE obligatoires, dont le stage qui représente une grosse partie des ECTS à acquérir et de deux options à choisir.
Présentation de la méthode des éléments finis (cours magistral)
Application sur des exemples académiques à la mécanique, la thermique, le l’électromagnétisme
Utilisation de codes industriels et études de cas réels complexes (bureau d’études) :
- en mécanique
- en thermique
- en thermo-mécanique
- en électromagnétisme.
Prérequis :
Notions de mécanique et thermique des milieux continus ; notions d’électromagnétisme.
Bibliographie :
Modélisation des structures par éléments finis, Volume 1, J.L. Batoz, G. Dhatt, Presses Université Laval, 1990 - 458 pages.
Pour les soutenances, différents enseignants du master sont conviés.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
A l’issue du stage, l’étudiant aura mis en œuvre des techniques liées à au moins une des disciplines (combustion, électrique, mécanique) de l’électrification/hybridation du véhicule au sein d'un laboratoire de recherche ou d'un service de R&D.
Yann Chamaillard Directeur IUT Orléans chercheur au laboratoire Prisme
Guillaume Colin Enseignant Polytech Orléans Chercheur au Laboratoire Prisme
Alain Charlet Enseignant Polytech Orléans Chercheur au Laboratoire Prisme
Pierre Michel Ingénieur R&D IFPEN.
Objectifs pédagogiques visés :
Contenu :
Première partie : fondamentaux
- 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 :
- Pré-dimensionnement des composants par rapport aux prestations
- Choix des composants (avec étude des technologies disponibles)
- Elaboration de la gestion (contrôle) du système
- Validation des prestations par rapport aux objectifs.
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
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.
Introduction aux systèmes temps réel
Programmation concurrente et interactions avec l'environnement
- hors ligne
- en ligne, tests de faisabilité
- prise en compte des interactions entre tâches
- éventuellement : extension aux systèmes distribués et/ou systèmes multimédia.
Algorithmes d'ordonnancement
Architecture pour les applications temps réels (DSP et/ou microcontrôleurs)
Réseaux Temps Réel (CAN et Flexray).
Architecture d’un système embarqué pour le véhicule hydride et tout électrique
• Câblage : échauffement, dimensionnement et choix de solutions
• Gestion énergétique pour (1) 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).
Prérequis :
Bases d’électricité
Unité d'enseignement d'électronique de puissance du S3.
Période(s) et lieu(x) d’enseignement :
Période(s) :
Février - Mars.
Lieu(x) :
GIF-SUR-YVETTE
Modalités de candidatures
Période(s) de candidatures
Du 15/01/2020 au 30/06/2020 Du 01/09/2020 au 14/09/2020
Pièces justificatives obligatoires
Curriculum Vitae.
Lettre de motivation.
Tous les relevés de notes des années/semestres validés depuis le BAC à la date de la candidature.
