Thèse soutenue

Conception multi-niveau multi-physique de systèmes mécatroniques automobiles : prise en compte de la contrainte de fiabilité de convertisseurs de puissance embarqués dans un véhicule hybride/électrique

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Auteur / Autrice : Mahraz Bendali
Direction : Chérif Larouci
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique
Date : Soutenance le 09/12/2014
Etablissement(s) : Paris 11
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Sciences et Technologies de l'Information, des Télécommunications et des Systèmes (Orsay, Essonne ; 2000-2015)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : École supérieure des techniques aéronautiques et de construction automobile (Levallois-Perret, Hauts-de-Seine) - Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....) - Laboratoire des technologies nouvelles (Versailles) - VEDECOM (Versailles)
Fondation : VEDECOM (Versailles)
Jury : Président / Présidente : Stéphane Lefebvre
Examinateurs / Examinatrices : Chérif Larouci, Stéphane Lefebvre, Hervé Morel, Nadir Idir, Toufik Azib, Claude Marchand, Gérard Coquery, Dominique Lhotellier
Rapporteurs / Rapporteuses : Hervé Morel, Nadir Idir

Résumé

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Les travaux présentés dans cette thèse s’inscrivent dans le cadre de l’électrification des sous-systèmes embarqués notamment pour des véhicules électriques/hybrides. Dans ce domaine, un des objectifs permanents est la réduction des coûts et des délais lors de la conception de chaînes d’actionnement mécatroniques. Pour y parvenir, il est nécessaire de doter le concepteur de méthodologies et d’outils adaptés lui permettant de fiabiliser sa démarche de conception et de lever le maximum de risques avant de réaliser les premiers prototypes. Ces systèmes mécatroniques embarqués mobilisent des briques technologiques essentielles dont fait partie le convertisseur d’électronique de puissance. Les performances de ce système reposent sur la capacité des méthodologies de conception à considérer les contraintes pluridisciplinaires liées à son environnement, l’adéquation des technologies, des topologies et des lois de commandes. Ces travaux de thèse montrent comment nous pouvons répondre à ces exigences et besoins à travers le développement d’une méthodologie de conception multi-physique et multi-niveau de convertisseurs multicellulaires (entrelacés) prédisposés par essence à une reconfiguration aisée. Cette méthodologie, basée sur une optimisation sous contraintes multi-physiques, permet des choix systématiques d’architecture optimale et des technologies de composants à partir d’une base de données constructeurs. Elle intègre l’aspect fiabilité dans la conception dès la phase de pré-dimensionnement au même niveau que les autres contraintes (électriques, rendement, thermiques, encombrement, compatibilité électromagnétique). Afin de bien profiter des avantages de ce type de convertisseurs entrelacés, cette intégration de la fiabilité dans la conception «fiabilisation par conception» est parachevée par l’élaboration d’une architecture de commande tolérante aux défauts «fiabilisation par la commande» permettant, une fois le convertisseur conçu, d’augmenter sa disponibilité par reconfiguration matérielle ou logicielle (loi de commande).