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Dimensionnement optimal de machines synchrones pour application à un véhicule hybride.
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Les véhicules hybrides, de par leur architecture qui combine d'une part les avantages du moteur thermique sur des points à forte charge et d'autre part ceux du moteur électrique pour les faibles régimes de rotation, offrent de grandes possibilités de gain en émissions de CO2. Ces véhicules sont cependant encore chers à produire et ils demandent une rupture avec les habitudes de travail des industriels du secteur, ce qui impose un lourd effort de R&D en amont de toute mise en série. Outre les efforts technologiques à fournir pour développer de nouveaux composants plus performants (batteries, organes de puissance, moteur thermique, …), il est également très important de pouvoir assurer une utilisation optimale des différents organes du véhicule. La mise au point des stratégies de contrôle devient ainsi primordiale. Afin de limiter le nombre d'essais expérimentaux nécessaires et d'accélérer les phases de développement du contrôle moteur, l'utilisation d'outils de simulation 0D/1D est de plus en plus répandue. Pour y répondre, l'IFP développe, en partenariat avec LMS, des modèles physiques se présentant sous la forme de librairies intégrées dans la plate-forme LMS Imagine.Lab®. Le travail proposé dans cette thèse se situe dans la continuité des travaux de recherche engagés à l'IFP dans le but de développer des modèles physiques pour la simulation système. Cette thèse a pour objectif de fournir des modèles de machines tournantes électriques suffisamment précis pour être utilisés au cours des différentes étapes de l'élaboration d'un véhicule hybride : depuis le pré dimensionnement des organes jusqu'à la définition des stratégies de contrôle du véhicule. Pour ce faire, le candidat reprendra un modèle analytique de machine électrique utilisé dans l'industrie, et apportera les améliorations nécessaires pour élargir son utilisation aux machines synchrones spécifiquement développées pour les véhicules hybrides (travail sur la modélisation des pertes, notamment à haute vitesse, mise en place d'un modèle thermique fin, optimisation de la commande de la machine...). Ensuite, il mettra en place un algorithme d'optimisation permettant de trouver la meilleure architecture de machine synchrone en fonction des objectifs et des contraintes données à l'optimiseur. A l'issue de cette thèse, l'IFP disposera donc à la fois d'un modèle analytique de moteurs synchrones pouvant être utilisé pour la modélisation système d'un véhicule hybride, et d'un outil permettant de définir rapidement une machine synchrone optimale répondant à un objectif donné et respectant des contraintes fixées. |
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