Logo ÉTS
Session
Cours
Responsable(s) Kamal Al-Haddad

Se connecter
 

Sauvegarde réussie
Echec de sauvegarde
Avertissement
École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Kamal Al-Haddad


PLAN DE COURS

Été 2021
ENR860 : Électrification des transports (3 crédits)


Modalités de la session d’été 2021


Pour assurer la tenue de la session d’été 2021, les modalités suivantes seront appliquées :


Les activités d’enseignement de la session d’été 2021 comprendront des activités en présence et à distance pour chaque étudiant, lesquelles seront ajustées en fonction de l’évolution de la situation socio-sanitaire.


Pour les cours (ou séances de cours) donnés à distance, l’étudiant doit avoir accès à un ordinateur, un micro, une caméra et un accès à internet, idéalement de 10Mb/s ou plus. L’étudiant doit ouvrir sa caméra et/ou son micro lorsque requis, notamment pour des fins d’identification ou d’évaluation.


Les cours (ou séances de cours) donnés à distance pourraient être enregistrés, afin de les rendre disponibles aux étudiants inscrits au cours.


La notation des cours sera la notation régulière prévue aux règlements des études de l’ÉTS.


Les examens (intra, finaux) se feront en présence, si la situation socio-sanitaire le permet.


Le contexte actuel oblige bien sûr l’ÉTS à suivre de près l’évolution de la pandémie de COVID-19, laquelle pourrait entraîner, avant ou après le début de la session d’été 2021, un resserrement des directives et recommandations gouvernementales. Nous vous assurons que l’ÉTS se conformera aux règles en vigueur afin de préserver la santé publique et que, si requis, elle pourrait aller jusqu’à interdire l’accès physique au campus universitaire et ordonner que toutes les activités d’enseignement et d’évaluation soient exclusivement données à distance pour tout ou partie de la session d’été 2021. Ainsi, si les examens (intra, finaux) devaient se faire à distance, leur surveillance se fera à l’aide de la caméra et du micro de l’ordinateur et pourrait être enregistrée. Ceci est nécessaire pour se conformer aux exigences du Bureau canadien d’agrément des programmes de génie (BCAPG) afin d’assurer la validité des évaluations.


Des exigences additionnelles pourraient être spécifiées par l’ÉTS ou votre département, suivant les particularités propres à votre programme.


En vous inscrivant ou en demeurant inscrit à la session d’été 2021, vous acceptez les modalités particulières de la session d’été 2021.


Nous vous rappelons que vous avez jusqu’au 7 mai 2021 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.


Pour les nouveaux étudiants inscrits au programme de baccalauréat uniquement, vous avez jusqu’au 23 mai 2021 pour vous désinscrire de vos cours et être remboursé.




Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours

Au terme de ce cours l’étudiant sera en mesure :

  • de maîtriser et de comprendre le principe de l’électrification des transports et son contexte politique et économique;
  • d’utiliser les outils de simulation nécessaires pour concevoir et analyser les systèmes d’alimentation ainsi que l’infrastructure de fourniture et de stockage de l’énergie.

Conception des différentes parties du système d’électrification de transport urbain. Identification et analyse des différentes parties d’un système de transport en fonction de conditions spatiales - géographiques et socio-économiques. Analyse du système de transport électrifié et optimisation des fonctions des sous-systèmes. Analyse et conception des interconnexions entre différents sous-systèmes d’électrification de transport urbain.

Comprendre les trajectoires possibles pour une transition vers l’électrification. Établir et analyser les écoulements de puissance et les convertisseurs de l’énergie pour les engins de transport.




Objectifs du cours

1.    Comprendre les objectifs et impacts potentiels de l’électrification des transports.

1.1         Comprendre les avantages et désavantages des modes de transports électriques

1.2         Comprendre les impacts sur l’environnement et l’aménagement urbain

1.3         Connaître les fondamentaux de la traction et l’avantage de la traction électrique

1.4         Identifier les pistes d’économie d’énergie en traction électrique

1.5         Comprendre les enjeux de sécurité et de fiabilité des technologies dites intelligentes.

1.6         Connaître les politiques d’électrification des principaux pays (E-U, Europe, Chine, Japon,

              Canada, etc.)

1.7         Comprendre les trajectoires possibles pour une transition vers l’électrification au Québec

              et internationalement

 

2.    Résoudre des problèmes d’électrification.

2.1         Établir les écoulements de puissance des systèmes de trains en courant continu;

2.2         Effectuer des analyses de performance énergétique et économique de base pour des

              voitures ou des véhicules lourds;

2.3         Formuler correctement un problème :

·        identifier les données pertinentes et les quantités demandées;

·        exécuter un schéma du problème;

·        formuler des hypothèses pour résoudre;

·        effectuer les calculs pertinents;

·        interpréter le résultat.

2.4       Présenter la solution de problèmes ayant des impacts sociaux, économiques et techniques.

 

3.    Faire des études de faisabilité ou des projets.

3.1       À partir de mises en situation, identifier le ou les projet(s) pertinent(s);

3.2       Identifier les moyens possibles pour réduire la consommation, réduire les pertes, mieux

            employer l’énergie, recycler l’énergie, stocker l’énergie;

  3.4       Identifier les convertisseurs électroniques de puissance constituant l’interface entre la

              source d’énergie renouvelable et le réseau électrique auquel elle sera connectée.

 




Stratégies pédagogiques

En classe :

Hors classe (le dossier de cours) :

  • Énoncés magistraux

 

Préparation au cours

  • Périodes de questions et discussions

 

Lecture complémentaire (documents en F&A)

  • Séminaires avec invités
  • Capsules de mise à niveau

 

Étude et recherche

Préparation d’une monographie

  • Évaluation formative (discussions)

 

Préparation du séminaire

  • Évaluation sommative

 

Recherche bibliographique

 

Les énoncés magistraux s’étendent, en moyenne, sur la moitié du temps de classe.  Ils sont soutenus par des documents visuels, particulièrement des transparents, notes de cours, projections électroniques.  Ils visent à exposer la théorie mais surtout à en présenter les applications, à préciser des concepts et enfin à stimuler l’intérêt pour cette discipline.

Les questions sont adressées dans les deux sens.  D’une part, le professeur ou son invité effectue des pauses pour permettre de vérifier la transmission de la matière et adresse aussi des questions spécifiques à des individus.  D’autre part, les étudiants sont invités à interrompre le cours des énoncés dès qu’une difficulté survient.  Par ailleurs, lorsque des questions, suggestions ou revendications doivent être adressées au professeur à l’extérieur de la classe, les étudiants sont invités à utiliser le courrier électronique.

Les séminaires sont des tables rondes auxquelles un invité spécialiste de l’extérieur participe en prononçant une allocution pour ensuite répondre à des questions, poser des questions susceptibles de lancer un débat, modérer un débat, apporter des précisions et des faits pour éclairer le jugement et les décisions des participants.

Les capsules de mise à niveau permettent à l’étudiant gradué de s’initier aux concepts fondamentaux de mécanique (pertes de charge, échangeurs, aérodynamique, etc.) en vue de greffer ce savoir aux notions d’énergies de transport présentées dans le cours.  Elles permettent aussi de se familiariser avec les notions de base en électricité (puissance, énergie,  transmission, conversion, impédance, courant DC et AC, etc.).  Les capsules comportent de courtes présentations et un ou deux problèmes ou applications.

 




Utilisation d’appareils électroniques

 

 

 




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mardi 13:30 - 17:00 Activité de cours



Coordonnées de l’enseignant
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 François Ruelland Activité de cours cc-Francois.Ruelland@etsmtl.ca
01 Alexandre Beaudet Activité de cours cc-Alexandre.Beaudet@etsmtl.ca
01 Marius Ion Magazin Activité de cours cc-Marius-Ion.Magazin@etsmtl.ca
01 Rawad Zgheib Activité de cours cc-Rawad.Zgheib@etsmtl.ca A-2608



Cours

 

Cours No

Description

heures

1

Présentation générale du cours (contenus, examens et projets d’équipe par ).

Introduction au secteur des véhicules électriques : Survol des types de véhicules, technologies et infrastructures associées à l’électrification (batteries, traction électrique, infrastructure de recharge, etc.). Forces motrices de l’électrification des transports. Obstacles techniques, économiques, politiques et autres à l’électrification.

3

2

Obstacles techniques, économiques et autres à l’électrification, etc. Trajectoires possibles pour le développement du véhicule électrique au Québec et internationalement. Revue des projets d’équipe.

3

3

Méthodes d’analyse technico-économique (analyse du cycle de la vie, comparaisons de coûts, etc.). Revue des projets d’équipe.

3

4

 Types de véhicules terrestres. Comment caractériser les performances d’un véhicule.

Types de traction : traction mécanique, moteurs thermiques (moteur à essence, moteur diesel), traction électrique.

Les caractéristiques nécessaires d’un moteur électrique pour répondre à un programme de traction électrique.

 Diagrammes de fonctionnement du moteur.

3

5

 Moteur électrique : c.c. versus c.a.; triphasé.

Les caractéristiques de fonctionnement d’une locomotive électrique : traction, freinage, limitations.

Vitesse maximale, vitesse commerciale, charge maximale. Optimisation du trajet en fonction des conditions géographiques.

Partie mécanique d’un véhicule électrique : locomotive, tramway, métro, trolleybus, véhicule électrique; avantages et limitations.

 Puissance, rendement, échauffement des moteurs électriques de traction.

 

3

6

Développements des véhicules non conventionnels (sustentation magnétique, monorail, funiculaire, etc.

Infrastructure pour l’électrification des transports : voies (voie ferrées, rues et routes). Équipements fixes : sous-stations de traction électrique, postes d’alimentation en énergie électrique; conditions; limitations.

Constructions spécialisés : ponts, tunnels, etc.

Exemplification : profil du tunnel du Métro.

Coût de construction, coût d’exploitation et coût d’entretien pour un réseau de transport ferroviaire électrifié

 

3

7

Batteries et piles combustibles

Notions de thermochimie appliquées aux piles combustibles et aux batteries. Énergie interne, enthalpie, entropie, énergie libre de Gibbs

 

3

8

 Notions de simulations de véhicules et économie d’énergie

Évolution de la puissance, de l’accélération et de la vitesse d’un train en mouvement. Écoulement de puissance. Dispositifs de stockage en transport. Écriture d’un programme sur Matlab utilisant les profils standards de vitesse.

 

3

9

Moteurs électriques en traction

Forces électromagnétiques et induction des tensions

Application aux moteurs à courant continu. Phases de traction. Moteurs CC dans une boucle de contrôle comme introduction à la commande vectorielle des moteurs CA. Problèmes à résoudre.

3

10

Moteurs CA en traction électrique

Rappel des notions de phaseurs. Notion de vecteur tournant avec un système triphasé. Glissement et force, contrôle V/Hz; Contrôle vectoriel vu comme imitation des moteurs CC. Applications ferrovières.

3

11

Fiabilité, maintenabilité, disponibilité sécurité des transports

Introduction au contrôle des trains et à l’autonomie des véhicules. Lois de probabilité de défaillance des systèmes électroniques. Effets de la redondance sur la disponibilité et la sécurité et la maintenabilité. Applications

3

12

Électronique de puissance et gestion de l’énergie dans un Véhicule Électrique VÉ: structure d’un VÉ, machine électrique de traction utilisée dans un VÉ, batterie d’un VÉ, modélisation et simulation d’un VÉ, structure de chargeur de VÉ , Le BMS

3

13

Interconnexion entre les VÉ et le réseau électrique : normes de charge, charge bidirectionnelle (bénéfices et inconvénients). Intégration massive des stations de charge de VÉ sur le réseau: définition d’un réseau intelligent (Smart micro Grid), stations de charge, algorithmes de charge intelligents

3

14

Présentations des projets (AB-FR-RZ)

3

 

 

 

 




Laboratoires et travaux pratiques

N/A

 




Évaluation

 

Rôle de l’évaluation des apprentissages

  • Sommative :  jugement à terme ou somme des connaissances, jugement définitif sans rétroaction possible.

            BUT : prise de décision

  • Formative :  jugement en cours d'apprentissage, jugement qui permet la rétroaction et les correctifs.

           BUT : amélioration de l'apprentissage

 

 

Séminaires :

Une équipe d’étudiants (2 min) prépare une recherche sur un sujet déterminé en début de session. Le sujet sera choisi à la semaine 2 et approuvé à la semaine 3. Le sujet sera présenté devant la classe lors de la période réservée à l’examen final. 

Les professeurs évaluent les présentations de même que la qualité des discussions qui suivent les présentations.

La pondération de cette présentation est de 10%.

 

Monographies :

L’équipe remet à l’équipe professorale une copie papier (recto-verso) et une version électronique (respectant le format demandé) de la monographie qu’ils ont rédigée sur le sujet de recherche qu’ils ont abordé.  Cette monographie compte pour 30% de la note totale obtenue.

 

Activités Dates                                                                                                                        %  

Équipes

À la 1e semaine

-

Projets

À la 3e semaine

-

Examen 1

À la 4e semaine

20

Examen 2

À la 6e semaine

20

Examen 3

À la 12e semaine

20

 

 

 

 

Séminaire

Pendant la semaine d’examen, 14e semaine

10

Monographie

Remise à la 13e semaine

30

 

 




Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : http://etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.7 b / cycles supérieurs, article 6.5.4 b) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

N/A




Absence à un examen
Dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de son examen, l’étudiant devra justifier son absence d’un examen durant le trimestre auprès de la coordonnatrice – Affaires départementales qui en référera au directeur de département. Pour un examen final, l’étudiant devra justifier son absence auprès du Bureau du registraire. Toute absence non justifiée par un motif majeur (maladie certifiée par un billet de médecin, décès d’un parent immédiat ou autre) à un examen entraînera l’attribution de la note (0).



Plagiat et fraude
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (https://www.etsmtl.ca/docs/ETS/Gouvernance/Secretariat-general/Cadre-reglementaire/Documents/Infractions-nature-academique ) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet.  À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et les étudiants sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (https://www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).



Documentation obligatoire

Pas de documentation obligatoire.




Ouvrages de références

 

1.1       Livres et monographies

 

Roger Kaller, Jean-Marc Allenbach, La traction électrique, Presse Polytechniques et universitaires Romandes, 2000

Revues Technique de l’ingénieur 2005 et les années subséquentes

 

1.2       Articles

 

Beaudet, Alexandre. “Competing Pathways for the Decarbonisation of Road Transport: A Comparative Analysis of Hydrogen and Electric Vehicles”, Thèse de doctorat, Imperial College London, 2010.

Gibbins, J., Beaudet, Al, et al. “Electric Vehicles for Low-carbon Transport” Energy - Proceedings of the Institution of Civil Engineers, 2007.

Ruelland, Francois, and Kamal Al-Haddad. "Two Methods for the Optimization of Subway Tunnel Profiles." 2006 Canadian Conference on Electrical and Computer Engineering. 2006. Renewable Energy, Journal

Ruelland, François, and Kamal Al-Haddad. "Simulation and optimization of subway tunnel profiles." Industrial Electronics, 2005 IEEE ISIE.

Ruelland, Francois, and Kamal Al-Haddad. "Power peak shaving for a subway an opportunity study." 2009 IEEE Electrical Power&Energy Conference (EPEC). 2009. Biomass & Bioenergy, Journal

Hamimi, Amina N., François Ruelland, and Kamal Al-Haddad. "Resonance effect of insulated negative current rail in a subway network." Mathematics and Computers in Simulation 81.2 (2010): 382-393. Geothermics, Journal

Ruelland, Francois, and Kamal Al-Haddad. "Reducing subway's energy." 2007 IEEE Canada Electrical Power Conference. 2007. Energy Conversion and Management, Journal

Ruelland, Francois, and Kamal Al-Haddad. "Factors for an LRV voltage booster simulation." IECON 2012-38th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society. 2012. Energy, Journal

Naghizadeh Nina, Ruelland Francois and Kamal Al-Haddad ‘’Converter Design for a Railway Voltage Booster Using Two Simulators’’, 2015 IEEE Vehicular Power and Propulsion Conference

Haitham Abu Rub, Mariusz Malinowski, Kamal Al-Haddad, Power Electronics for Renewable Energy Systems, Transportations and Industrial Applications, Willey-IEEE, 2014.

Bhim Singh, Ambrish Chandra, Kamal Al-Haddad, Power Quality Problems and mitigation techniques, Wiley, 2015




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/




Autres informations

 

Courriel « ÉTUDIANTS-PROFESSEURS »

 

Le Service des technologies de l’information, en collaboration avec les départements et le Service des enseignements généraux, vous présentent leur service de « courriel étudiants-professeurs ».

 

Cet outil vise à augmenter la quantité de services offerts aux étudiants et à favoriser un échange accru d’informations entre les étudiants et les professeurs. Chaque étudiant disposera d’une boîte de courriel (15 MB) et d’une adresse normalisée. Chaque professeur pourra ainsi communiquer avec un étudiant ou avec l’ensemble des étudiants inscrits à son cours.

 

a) clientèle cible :

            Tous les étudiants inscrits à chaque session.

 

b) accessibilité :

            - à partir d’un fureteur quelconque sur le site WEB de l’ÉTS sous la rubrique :

                GUICHET INTERACTIF.

- à partir d’un fureteur quelconque à l’adresse suivante :

       http://webmail.ens.etsmtl.ca

- à partir d’un logiciel client en mode POP3 ou MAPI :

serveur entrant : webmail.ens.etsmtl.ca

serveur sortant : le serveur SMTP de votre fournisseur Internet.

 

c) authentification au système de courriel :

À chaque session de travail, le système de courriel vous demandera de vous identifier; une fenêtre (Mot de passe réseau) apparaîtra et vous devrez fournir à la rubrique :

                        Nom de l’utilisateur : votre code d’accès universel;

                        Mot de passe : votre NIP (utilisé dans ChemiNot).

 

Pour connaître votre code d’accès universel. Allez dans ChemiNot, sous l’onglet intitulé : Info. générales. La forme générale de ce code est la suivante : AA99999. Si vous avez oublié votre NIP, allez au Bureau du registraire.

 

Avec la création de votre boîte de courriel, le système de courriel vous a également créé une adresse électronique dite « normalisée » que vous pouvez diffuser. Elle a la forme suivante : Prénom.nom.99@ens.etsmtl.ca (disponible dans ChemiNot).

 

Notez que cette adresse normalisée ne contient pas de caractères accentués, ni de caractères spéciaux comme par exemple : l’apostrophe et l’espace (les logiciels de courriel ont horreur de ces caractères).

 

Bonne utilisation.

 

Service de l’informatique et des télécommunications

23.04.2002