Agrégation interne SII - 2024 - Option SII et ingénierie électrique - Étude d'un système, d'un procédé ou d'une organisation

Agrégation concours interne

Section : Sciences Industrielles de l’Ingénieur
Épreuve d'admissibilité
Option sciences industrielles de l'ingénieur et ingénierie électrique

Support : BUS HYDROGÈNE HYCITY.

Présentation du système

Hycity est un autobus à hydrogène fabriqué par la société Safra, qui va prendre la suite du Businova, un véhicule de transport urbain à haut niveau de performances techniques, économiques et écologiques. Dans cet autobus,toute la chaîne de propulsion a été revue avec un essieu électrifié ZF AVE 130 constitué de deux moteurs électriques ZF 125 kW, implantés directement sur l’essieu arrière. Ces moteurs assurent la propulsion, avec une plus forte puissance de freinage régénératif.

Safra a conservé la capacité énergétique de 130 kW·h pour les batteries, mais s’est affranchi du besoin de les recharger de façon externe. Les batteries ont été dimensionnées pour modérer l’impact environnemental de la construction du bus et pour ne pas avoir à être remplacées plus d’une fois au cours de la durée de vie du Hycity. Pour la même raison, elles ne sont exploitées que jusqu’à 20 % de décharge. Leur durée de vie est estimée à huit ans. Le Businova recevait une pile à combustible 30 kW. Le Hycity va conserver cette puissance, mais via une limitation par logiciel sur des piles à combustibles (PAC) de 45 kW. Cette puissance est suffisante, et permettra de procéder à des évolutions en cas de besoin. Le stockage de l’hydrogène est assuré par six réservoirs de 232 litres qui offrent une autonomie minimale annoncée de 350 kilomètres en cycle urbain. En parallèle, Safra a développé des applications de gestion des usagers : abonnements, édition de tickets voyageurs, compostage etc. Elle les commercialise avec ses bus de façon à se positionner sur le marché avec une offre complète de transport urbain.

Travail demandé :

Le sujet comprend quatre parties :

• Partie A : Comment répondre aux besoins énergétiques du bus ? 

Objectifs : 

1. valider le dimensionnement des réservoirs ; 
2. identifier les modes d’utilisation des constituants suivant les transferts d’énergie. 

• Partie B : Comment permettre les différentes mobilités du bus ?

Objectifs :

1. valider le choix de l’actionneur électrique en fonction des conditions d’utilisations extrêmes du bus ;
2. établir le modèle électrique ainsi que la caractéristique mécanique de l'actionneur électrique;
3. mettre en oeuvre une commande pour les variateurs de vitesse associés aux deux actionneurs électriques 
4. évaluer l’impact de la stratégie de commande de l’onduleur de tension sur le comportement de la machine asynchrone.

• Partie C : Comment assurer une température de fonctionnement idéale pour la pile à combustible ?

Objectifs :

1. étudier et valider la chaîne de mesure de température de la pile à combustible (capteur et conditionneur).
2. interpréter les informations d’une trame bus CAN afin d’en extraire les données utiles.
3. mettre en oeuvre un correcteur qui réponde aux exigences du système.

• Partie D : Comment faciliter l'accès des bus aux usagers occasionnels ?

Objectifs :

1. permettre à l'usager de générer un ticket de bus (QRcode).
2. sécuriser l’accès aux données des clients.
3. étudier l'architecture réseau de la société de transport urbain.