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Les
membres du Jury :
G. Friedrich,
Professeur des Universités, Université de Technologie
de Compiègne, Président
J.P
Vilain, Professeur des Universités, Université de Technologie
de Compiègne, Directeur de Thèse
V. Lanfranchi, Maître de Conférences, Université
de Technologie de Compiègne, Encadrant de Thèse
M. Hecquet, Professeur des Universités, Ecole Centrale de
Lille, Rapporteur
F. Betin, Professeur des Universités, Université de
Picardie Jules Verne, Rapporteur
D. Taccoen, Valeo
Objectif
:
L'un
des points important dans la réduction de la consommation automobile
passe par la réduction de l'énergie électrique consommée et prélevée
via l'alternateur sur l'énergie produite par le moteur thermique.
La pompe d'actionneur de l'embrayage est un organe qui prélève de
l'énergie même lorsque l'embrayage n'est pas utilisé afin de maintenir
en pression le circuit hydraulique. L'utilisation d'un actionneur
totalement électrique permet de réduire l'énergie électrique consommée
car cet actionneur consomme de l'électricité uniquement lorsque
celui-ci fonctionne.
De part la position de l'actionneur au sein du compartiment moteur
découle deux contraintes :
- l'encombrement disponible est faible
- la température ambiante est élevée rendant les machines à aimants
permanents, peu encombrantes lorsque dimensionnées pour une température
de 20°C, moins avantageuses.
D'autre
part, la fonction à réaliser (l'embrayage et le débrayage) nécessite
de faibles de temps de réponse de la part du moteur. Enfin, l'étude
étant menée conjointement avec la société Valeo Transmission, il
a été imposé que la solution retenue soit compatible avec des contraintes
de coûts, de disponibilités des matériaux et de facilité de réalisation
propres au monde automobile.
L'objectif
de cette thèse a été de trouver un type de moteur compatible avec
le cahier des charges décrit ci-dessus, d'en réaliser le dimensionnement
ainsi que la commande puis de réaliser un prototype afin de valider
les performances de la machine retenue.
Méthodes
et résultats:
La première
tache qui a du être réalisée a été de définir le type de moteur
qui présente le meilleur compromis vis-à-vis du cahier des charges.
Une étude bibliographique étayée par la réalisation de modèles de
pré-dimensionnement a conduit à retenir la machine synchro-réluctante
(ou SynchRel) comme étant la plus à même de fournir les niveaux
de couple demandés dans l'espace disponible et sous la température
ambiante de 160°C.
Le cahier des
charges définissant non pas un point de dimensionnement du moteur
mais un trajet à réaliser par le système complet en un temps donné
ainsi que les fortes contraintes s'appliquant à ce dimensionnement
ont conduit à considérer une approche système pour la réalisation
de ce dimensionnement. En effet, lors d'une approche "classique"
où les éléments du système sont optimisés de manière indépendante,
l'assemblage de ces éléments ne donne pas nécessairement un optimal
du système. La démarche réalisée dans le cadre de cette thèse, démarche
dite de "conception-optimisation", vient définir le système avec
les temps de réponse les plus faibles en ayant comme paramètres
d'optimisation la géométrie du moteur, le profil de vitesse, le
défluxage possible ainsi que le rapport de réduction du système
mécanique.
L'utilisation
de cette méthode a nécessité l'étude des différents profils de vitesse
envisageables, la commande d'une machine SynchRel avec gestion du
défluxage, une méthodologie pour définir le point critique pour
le dimensionnement du moteur et enfin une modélisation de la machine
SynchRel.
A partir de
cette méthode et de ses modèles associés, il a été possible de dimensionner
une machine synchro-réluctante répondant au cahier des charges de
la fonction d'embrayage. Valeo Transmission a alors réalisé un prototype
que nous avons monté sur banc et piloté par Dspace MicroAutobox.
Nous avons alors pu valider la méthode de calcul des paramètres
propres au moteur (résistance et inductances) ainsi que leur valeur
par essais statiques. Des essais dynamiques ont été conduits afin
de montrer la validité de la commande. Ces essais ont permis de
mettre en avant l'influence de couples résistant supplémentaires
provenant de la réalisation du prototype à améliorer à l'avenir
pour atteindre les meilleures performances.
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