Optimisation multiphysique d'une chaîne d'actionnement pour application automobile

Multi-physics optimization of an electro-mechanical actuation system for automotive application

• Auteur / Autrice : Florent Robert
• Direction : Philippe Dessante
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 10/12/2015
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Electrical, optical, bio : physics and engineering (Orsay, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : CentraleSupélec (2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Génie électrique et électronique de Paris (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1998-....)
• Jury : Président / Présidente : Yann Le Bihan
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Philippe Dessante, Yann Le Bihan, Michel Hecquet, Filipe Vinci dos Santos, Mohamed Bensetti, Laurent Dufour
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Françoise Paladian, Flavio Canavero

Mots clés

Mots clés contrôlés

Moteurs à courant continu

Compatibilité électromagnétique

Filtres électriques

Mots clés libres

Optimisation

Multi-physique

Système

Optimization

Multiphysics

System

Résumé

Nos travaux portent sur l’étude du dimensionnement d’une chaîne d’actionnement au moyen d’une optimisation multi-physique. L’approche est de type « système », puisqu’il s’agit d’étudier l’association de filtres électroniques, d’un convertisseur de puissance DC-DC, d’un moteur à courant continu et d’une commande, en prenant en compte la transformation électromécanique de l’énergie ainsi que les comportements thermiques du système. L’intégration de la problématique de compatibilité électromagnétique (CEM) conduite est aussi abordée. Le travail consiste tout d’abord à modéliser chacune des physiques à prendre en compte pour chacun des sous-systèmes, puis de coupler les modèles obtenus afin de pouvoir mener des optimisations. L’algorithme d’optimisation utilisé est de type évolutionnaire. La démarche est appliquée sur le cas industriel d’une vanne EGR (Exhaust Gas Recirculation). Dans ce cadre, l’objectif est de minimiser l’encombrement du système tout en s’assurant que ses performances sont cohérentes avec le cahier des charges ainsi que les contraintes thermiques et CEM. Au-delà de l’application, la démarche permet de s’interroger sur les différents niveaux de modélisation et les moyens de couplages adéquats des modèles, dans le cadre d’une optimisation coûteuse en temps de calcul.

This thesis focuses on the design of a power conversion system using a multiphysic optimization. A system approach is applied, since the electronic filters, a DC-to-DC converter, a DC motor, and the system control are considered simultaneously. The electromechanical energy transformation is of prime importance, although the thermal behavior of the entire system is also significant. Conducted electromagnetic compatibility (EMC) issues are discussed and integrated in our approach. The first step of the methodology is the establishment of the various physical models for each sub-system. Then, these models must be coupled so that an optimization algorithm can be applied. In this work, an evolutionary algorithm is used. The approach is tested on an industrial study-case – an EGR (Exhaust Gas Recirculation) valve. In this framework, the objective is to minimize the geometrical size of the system, while ensuring that the performance imposed by the specifications is achieved and that we conform to the thermal and EMC constraints.Beyond this application, the underlying issues of the modeling level and the means of coupling the various models are addressed in the context of a time-consuming optimization.