Contribution à la conception, la modélisation et la commande du groupe motopropulseur automobile et de convertisseurs d'énergie électrique PDF Download

Author: Pierre Bidan
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 99

View

Book Description
L'ensemble de travaux présenté dans ce mémoire traite globalement de la conception, de la modélisation et de la commande de systèmes dans un cadre très applicatif. La première partie concerne le domaine automobile et s'inscrit dans le contexte toujours actuel de recherche d'économie d'énergie et de réduction de la pollution atmosphérique, par amélioration de la gestion du groupe motopropulseur et plus particulièrement du moteur à allumage commandé. Dans ce but, une première étude porte sur la régulation de la richesse du mélange dans les phases transitoires et propose l'utilisation d'un asservissement de la pression collecteur au moyen d'un papillon électrique, en vue de maîtriser le remplissage en air. Une stratégie originale de contrôle coordonné des admissions de l'air et du carburant est alors proposée. Une autre voie d'amélioration, par une assistance électrique ponctuelle du moteur thermique au moyen d'une machine synchrone autopilotée, est ensuite développée. Dans le cadre de la régulation de ralenti, un prototype permet de mettre en évidence l'apport de cette assistance en terme de réduction de la consommation et de robustesse aux perturbations. La deuxième partie du mémoire traite principalement de la modélisation et de la commande des convertisseurs d'énergie électrique. Après un premier volet décrivant une méthodologie de modélisation orientée commande et adaptée à certaines classes de convertisseurs statiques, un exemple de synthèse conjointe convertisseur-commande est proposée. Sur la base d'un onduleur de tension à découpage d'ordre 4 devant fonctionner en générateur de signaux, l'interaction étroite entre qualité de filtrage, dimensionnement de la structure et performances de la commande est analysée et une solution présentée. Pour chaque thème abordé, des éléments de prospective sont proposés.

Author: Claude-Éric Barbier
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 202

View

Book Description
LA DEMARCHE DEVELOPPEE CONSISTE A ELABORER ET A EXPLOITER UN OUTIL DE SIMULATION PERMETTANT D'ANALYSER LE COMPORTEMENT DU VEHICULE ELECTRIQUE A L'ECHELLE DU SYSTEME QU'IL CONSTITUE. LE SIMULATEUR ELABORE INTEGRE LES CARACTERISTIQUES DYNAMIQUES DU VEHICULE, LE COMPORTEMENT ELECTROMECANIQUE DU GROUPE MOTO-PROPULSEUR ASSOCIE A SON CONVERTISSEUR D'ALIMENTATION ET LES PERFORMANCES DE L'ACCUMULATEUR ELECTROCHIMIQUE. APRES AVOIR EXAMINE LES ENJEUX DE LA TRACTION ELECTRIQUE AUTOMOBILE, UNE ANALYSE DES TECHNOLOGIES REPONDANT PLUS PARTICULIEREMENT AU CAS DU VEHICULE ELECTRIQUE URBAIN, EST PROPOSEE. LES DIFFERENTS SOUS-ENSEMBLES DU SYSTEME SONT ENSUITE MODELISES, EN ATTACHANT UNE IMPORTANCE TOUTE PARTICULIERE A LA CARACTERISATION DE LEUR COMPORTEMENT ENERGETIQUE. LES MODELES SONT ALORS ASSOCIES AU SEIN D'UN MEME ENVIRONNEMENT DE SIMULATION GRACE A L'UTILISATION DE C.A.O. SYSTEME EASY 5X. LE SIMULATEUR SYSTEME DEVELOPPE, EVSYS (ELECTRIC VEHICLE SYSTEM SIMULATOR) EST VALIDE, EN CONFRONTANT LES RESULTATS OBTENUS PAR SIMULATION, SUR DEUX VEHICULES DE REFERENCE AVEC LES PERFORMANCES DONNEES PAR LE CONSTRUCTEUR. LE SIMULATEUR EST, DANS UN PREMIER TEMPS, EXPLOITE EN TANT QU'OUTIL D'ASSISTANCE A LA CONCEPTION POUR ANALYSER LES CONTRAINTES SUR LES COMPOSANTS DU VEHICULE (ACCUMULATEUR, MOTEUR, CONVERTISSEUR, REDUCTEUR), POUR COMPARER LES DIFFERENTES SOLUTIONS TECHNOLOGIQUES ENVISAGEABLES (ACCUMULATEUR PLOMB-ACIDE OU NICKEL-CADMIUM, MOTORISATION COURANT CONTINU, ASYNCHRONE OU SYNCHRONE) ET ENFIN POUR OPTIMISER LE DIMENSIONNEMENT INTERACTIF DES COMPOSANTS. MAIS L'INTERET DU SIMULATEUR DEPASSE LE CADRE INITIAL DU DIMENSIONNEMENT DES ELEMENTS DU VEHICULE. L'OUTIL DEVELOPPE EST AINSI UTILISE POUR OPTIMISER LES STRATEGIES DE CONTROLE DE LA MOTORISATION. DIFFERENTS MODES DE GESTION DU FLUX RELATIFS AUX TROIS TYPES DE MOTORISATION ETUDIEES SONT PROPOSES ET EVALUES EN VUE NOTAMMENT DE MAXIMISER LES PERFORMANCES GLOBALES DU VEHICULE, EN TERME D'AUTONOMIE

Author: Abdelmounaïm Tounzi
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 18

View

Book Description
La conception, l'étude ou la commande de machines électriques fait appel à différents modèles mathématiques. L'approche analytique, largement utilisée, est assujettie à des hypothèses simplificatrices. Au travers de différents travaux, nous avons montré ses limites pour décrire des fonctionnements spécifiques. L'approche numérique, basée sur la méthode des éléments finis, permet d'éviter une grande partie des hypothèses simplificatrices et d'aboutir à des résultats plus précis. En 2D, nous l'avons utilisée, pour différentes études, soit en tant qu'outil d'investigation, soit pour la quantification des performances de systèmes électromécaniques complets. Pour cela, nous avons tenu compte des circuits électriques extérieurs (dipôles ou convertisseurs statiques), de l'équation mécanique et de diverses boucles de commande du système. Dans ce dernier cas, le choix du pas de calcul à utiliser est délicat. Nous nous sommes inspirés des dispositifs réels pour effectuer ce choix. Enfin, des effets tridimensionnels, tels les inductances de têtes de bobines ou les inclinaisons, ont été introduits dans le modèle 2D par le biais de dipôles ou de calculs supplémentaires. Dans le domaine de la conversion électromécanique, hormis quelques exceptions, les structures à réluctance variable sont souvent négligées alors qu'elles se déclinent suivant plusieurs topologies et pourraient s'insérer dans le cadre d'applications spécifiques.

Author: Raphaël Roy
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : en
Pages : 302

View

Book Description

Author: Kamal Ejjabraoui
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 246

View

Book Description
Les travaux de cette thèse sont effectués dans le cadre du projet O2M (Outil de Modélisation Mécatronique), labellisé par les pôles de compétitivité Mov'eo et System@tic, dont l'objectif est de développer une nouvelle génération d'outils dédiés aux différentes phases de conception de systèmes mécatroniques automobiles. Nous avons montré à travers de cette thèse l'absence d'une plateforme logicielle permettant la conception de l'ensemble des éléments d'une chaine d'actionnement mécatronique avec la même finesse et d'une méthodologie globale capable de formaliser le choix d'architecture et de considérer plusieurs contraintes multi-physiques y compris des contraintes d'intégration 3D. Dans ce contexte et au sein du sous-projet "Pré-dimensionnement" dont lequel ces travaux sont principalement concentrés, nous nous sommes intéressé au développement d'une approche de prédimensionnement de systèmes mécatroniques réalisée en trois niveaux : choix d'architecture et de technologies des composants, optimisation sous contraintes multi-physiques et optimisation avec intégration de la simulation numérique 3D. Une évaluation sur des outils de simulation et de conception les plus répandus sur différents critères a permis de conclure qu'une plateforme logicielle mécatronique peut être une association de certains outils tels que MATLAB-SIMULINK, DYMOLA, AMESim pour les niveaux 1 et 2 de prédimensionnement et COMSOL pour le niveau 3. Une adaptation de la démarche proposée est réalisée sur un élément essentiel de la chaine mécatronique, le convertisseur DC-DC. Des bases de données technologiques de composants actifs et passifs sont mises en place afin d'alimenter la démarche de pré-dimensionnement. Des modèles nécessaires à la réalisation de chaque niveau de cette démarche sont développés. Ils permettent dans le premier niveau de réaliser le choix d'architecture, d'estimer rapidement le volume des composants et de faire le choix technologique des composants selon une contrainte majeure (volume dans notre cas). Ils assurent dans le deuxième niveau l'optimisation sous contraintes multiphysiques (volume, rendement, température, spectre électromagnétique et commande). Enfin, dans le troisième niveau une association de deux logiciels (COMSOL pour la simulation éléments finis et MATLAB comme environnement d'optimisation) a été mise en place en vue d'une optimisation du placement des composants de puissance sous contrainte thermique en utilisant un modèle thermique plus fin basé sur la méthode des éléments finis. La démarche est appliquée à trois cahier des charges : convertisseur Buck, convertisseur Boost et l'onduleur triphasé. Des optimisations mono-objectif (volume) et multi-objectif (volume et rendement, volume et temps de réponse) sous contraintes multi-physiques ont été réalisées. Nous avons montré à travers ces optimisations l'impact direct des contraintes liées à la commande (temps de réponse, stabilité) au même titre que celles classiquement utilisées lors de la conception des convertisseurs statiques. De plus, nous avons montré la possibilité de lever des risques d'intégration 3D très tôt dans la phase de conception de ces convertisseurs. Cette démarche de pré-dimensionnement multi-niveau, multi-physique proposée a permis de répondre à des besoins exprimés par les partenaires industriels du projet O2M en termes de méthodologie de conception de systèmes mécatroniques automobiles.

Author: Cyril Buttay
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 208

View

Book Description
L'électronique de puissance prend une place croissante dans le domaine automobile, avec notamment l'apparition de systèmes de motorisation mixte thermique-électrique (véhicules hybrides). Dans cette optique, les outils de conception des convertisseurs basse tension doivent être suffisamment précis pour réduire les phases de prototypage, mais également pour analyser la robustesse d'un convertisseur face aux inévitables dispersions d'une fabrication en grande série. Dans la première partie, nous proposons un modèle de MOSFET valide dans les différentes phases de fonctionnement rencontrées dans un onduleur (commutation du transistor, de sa diode interne, et fonctionnement en avalanche notamment). La nécessité de modélisation du câblage est ensuite démontrée, puis nous présentons la méthode de modélisation, reposant sur l'utilisation du logiciel InCa. La seconde partie de cette thèse, qui repose principalement sur une démarche expérimentale, permet d'identifier les paramètres du modèle de MOSFET puis de valider la modélisation complète du convertisseur vis-à-vis de mesures. Pour cela, nous avons choisi un critère de comparai-son très sensible aux erreurs de modélisation : le niveau de pertes du convertisseur. La mesure de ces pertes est effectuée par calorimétrie. Nous en concluons que la modélisation proposée atteint une précision satisfaisante pour pouvoir être exploitée dans une démarche de conception, ce qui fait l'objet de la dernière partie de cette thèse. La simulation est alors utilisée pour étudier l'influence du câblage et de la commande sur les pertes d'un bras d'onduleur, puis pour étudier la répartition du courant entre transistors d'un assemblage en parallèle en tenant compte de leurs dispersions de caractéristiques. Une telle étude ne pourrait que très difficilement être effectuée de façon expérimentale (elle nécessiterait la modification du circuit pour insérer les instruments de mesure), ce qui montre l'intérêt de la conception assistée par ordinateur en tant qu'outil d'analyse.

Author: Olivier Hayat
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 204

View

Book Description
Afin de s'imposer dans un marché de plus en plus concurrentiel, chaque constructeur automobile tente de se distinguer par les sensations de plaisir de conduite que peuvent procurer les véhicules qu'il conçoit. Ainsi, l'agrément de conduite lié au comportement du groupe motopropulseur est une des prestations clients phares d'un véhicule. Cependant, la prise en compte de l'agrément de conduite dans le cycle de conception d'un véhicule automobile n'est pas aisée dans la mesure où le résultat de confort dépend de l'optimisation de l'ensemble du véhicule et pas seulement de chacun des sous-systèmes (moteur, boîte de vitesses,...). L'objet de cette recherche concerne l'aide à la conception du groupe motopropulseur et de sa commande en vue d'optimiser l'agrément de conduite. Il consiste en une rélfexion générale sur l'utilisation de la modélisation, des outils d'analyse et de simplification de modèles dynamiques. La problématique de cette prestation est actuellement traitée à l'aide de représentations relativement simples. Ce travail propose des niveaux de modélisation plus évolués. Une étude bibliographiqe concernant les représentations des différents sous-systèmes influençant l'agrément de conduite d'un véhicule permet d'établir un modèle complet de véhicule. Pour chaque sous-prestation étudiée (à-coups en rapport engagé, décollage et passage de vitesses), différents modèles de synthèse sont proposés. L'introduction d'outils d'analyse comme l'observation des index d'activité des éléments énergétiques du système (inerties, raideurs, dissipations) contribuent à l'élaboration d'un niveau de complexité juste nécessaire à la représentation des phénomènes étudiés. Les modèles générés permettent non seulement de reproduire le comportement du véhicule en accord avec les résultats expérimentaux établis mais aussi de dégager des analyses et de mettre en évidence des phénomènes comme l'interaction entre la dynamique de la chaîne cinématique, le mouvement du groupe motopropulseur et la suspension horizontale de roue. De plus, l'influence des paramètres de conception des différents sous-sytèmes et l'analyse du comportement dynamique global du véhicule est menée. Finalement, cette étude doit permettre d'améliorer la compétitivité des secteurs d'ingénierie en apportant une meilleure compréhension du comportemnent du véhicule

Author: Mohammad-Waseem Arab
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages : 0

View

Book Description
Dans un contexte mondial régi par de multiples facteurs économiques, énergétiques et environnementaux, la transition vers des modes de transport à zéro émission polluante semble inévitable. De ce fait, les constructeurs automobiles s'investissent de plus en plus dans le développement de groupes motopropulseurs électriques afin d'anticiper les besoins du marché. Parmi les différentes technologies de machines électriques considérées pour cette application, la Machine à Réluctance Variable à Double Saillance (MRVDS) présente des caractéristiques très attractives pour le milieu industriel.Les travaux présentés dans cette thèse visent à élaborer des solutions qui répondent aux points qui bloquent encore l'adoption de la MRVDS dans les véhicules électriques. Dans un premier temps, la commande en couple d'une MRVDS destinée à la traction électrique est analysée. En prenant en considération les exigences imposées par l'application envisagée, une stratégie de commande en couple est développée en intégrant deux méthodes complémentaires sur le plan de fonctionnement de la MRVDS choisie.Dans la deuxième partie, l'asservissement en courant est abordé. Les problématiques du contrôle propres à la MRVDS à forte dynamique de courant sont d'abord identifiées. Ensuite, deux régulateurs de courant, qui répondent à différents conditions d'implantation, sont présentés et validés par simulation.La dernière partie de cette thèse aborde le problème des à-coups d'accélération induits à basse vitesse et de leurs répercussions sur l'agrément de conduite. En effet, ce type de motorisation électrique introduit un nouvel aspect sur cette problématique. Une loi de commande anti-à-coups, composée de deux actions, est développée. Les simulations ont montré la conformité de la performance obtenue en utilisant la loi de commande proposée avec le cahier des charges industriel visé.

Author: Rémi Dubouil
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages :

View

Book Description
La réduction de la consommation de carburant et des émissions de dioxyde de carbone par les transports, notamment automobiles, conduit au développement de groupesmotopropulseurs (GMP) plus économes. Parmi les technologies existantes, l'hybridation électrique des moteurs à combustion interne s'est fortement développée ces dernières années. La minimisation de la consommation d'un GMP de type hybride électrique requiert notamment la connaissance de l'impact des différents transferts thermiques y ayant lieu, notamment après un démarrage à température ambiante. Dans ce contexte, la thèse présentée dans ce mémoire a pour objet l'étude par simulation des transferts thermiques au sein des différents organes du GMP (moteur à combustion interne, moteur électrique, batteries). Elle repose tout d'abord sur un examen bibliographique détaillé des différentes architectures hybrides électriques, des transferts thermiques et les modèles associés, et des différentes stratégies de fonctionnement. Le développement d'un modèle zéro-dimensionnel d'un GMP hybride prenant en compte les différents transferts thermiques est ensuite présenté. Les choix des différents modèles de transferts thermiques sont présentés et justifiés, en termes de précision et de temps de calcul. Pas la suite, l'impact des transferts thermiques est étudié grâce au simulateur, notamment en termes de consommation instantanée et cumulée sur différents cycles de conduite. L'impact des transferts thermiques pour différents niveaux d'hybridation est également quantifié. Finalement, plusieurs études paramétriques et prospectives sont réalisées à la fin de ce mémoire, permettant d'envisager des moyens de réduction de la consommation de carburant

Author: ALI.. ORDOOBADI
Publisher:
ISBN:
Category :
Languages : fr
Pages :

View

Book Description
LE BESOIN EN ENERGIE ELECTRIQUE DE L'AUTOMOBILE CROIT EN PERMANENCE ET ON PREVOIT DES PUISSANCES INSTALLEES DE 3 A 5 KW POUR L'AN 2000. AINSI LA GESTION DU CIRCUIT DE CHARGE CONSTITUE UNE PRIORITE, COMPTE TENU DE LA DIVERSITE ET DU NOMBRE DES EQUIPEMENTS ELECTRIQUES DE L'AUTOMOBILE. LE CALCUL DU BILAN DE CHARGE ELECTRIQUE A TOUJOURS ETE UN DES POINTS LES PLUS IMPORTANTS LORS DE LA CONCEPTION D'UNE VOITURE. GENERALEMENT, CE CALCUL EST EFFECTUE A PARTIR D'UN CIRCUIT EN ETAT PERMANENT ET COMPLETE PAR UNE SERIE D'EXPERIENCES PERMETTANT DE SAISIR CORRECTEMENT LE FONCTIONNEMENT D'UN RESEAU ELECTRIQUE EMBARQUE. LA COMPLEXITE DU RESEAU ELECTRIQUE SE PRETE DE MOINS EN MOINS AUX INVESTIGATIONS STATIQUES. PAR AILLEURS, L'INTRODUCTION DES SYSTEMES NOUVEAUX POUR LESQUELS DES DONNEES EXPERIMENTALES MANQUENT, NE PERMET PLUS DE PREVOIR LE COMPORTEMENT DE LA VOITURE A PARTIR D'UN SIMPLE CALCUL DU BILAN DE CHARGE ENERGETIQUE. C'EST POURQUOI, NOUS AVONS TENTE UNE MODELISATION DISCRETE DU CIRCUIT ELECTRIQUE D'AUTOMOBILE, CE QUI PERMET: - DE LOCALISER LES DIFFERENTS ELEMENTS DU CIRCUIT (PRODUCTEURS D'ENERGIE, CONSOMMATEURS, SYSTEMES DE DISTRIBUTION, ...) - D'ETUDIER LE COMPORTEMENT DYNAMIQUE GLOBAL ET LOCAL DU RESEAU ET DE CHACUN DES ELEMENTS QUI LE COMPOSENT. LES MODELES DISCRETS SONT DEFINIS AFIN DE PREVOIR LES PERFORMANCES DU RESEAU ELECTRIQUE AVEC DES PARAMETRES PROPRES A UNE VOITURE TELS QUE LA PUISSANCE CONSOMMEE, LE RAPPORT D'ENTRAINEMENT, LA VITESSE DU MOTEUR AU RALENTI ET LES CARACTERISTIQUES DU CIRCUIT DE CHARGE. LA SIMULATION PERMET ENSUITE D'ETUDIER, EN FONCTION DES SCENARIOS DE ROULAGE, DE TEMPERATURE ET DE CONSOMMATION ELECTRIQUE, L'EVOLUTION DES VARIABLES TELLES QUE LE TAUX DE CHARGE DE LA BATTERIE, LE DEBIT DE L'ALTERNATEUR ET LA TENSION DE REGULATION