Système de gestion de l'énergie pour une distribution efficace de l'énergie et une haute disponibilité fonctionnelle pour l'électrification automobile.

Power Management system solution for efficient energy distribution and high functional availability for automotive electrification

• Auteur / Autrice : Mohammed Ouadad
• Direction : Marc Cousineau
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Génie Electrique
• Date : Inscription en doctorat le 17/10/2022
• Etablissement(s) : Université de Toulouse (2023-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Génie électrique, électronique et télécommunications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : LAPLACE - Laboratoire PLAsma et Conversion d'Énergie
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : CS - Groupe Convertisseurs statiques
• Partenaire(s) de recherche : établissement délivrant conjointement le doctorat : Institut national polytechnique (Toulouse ; 1969-....)

Mots clés

Mots clés libres

Conversions de puissance

Optimisation

Véhicules électriques

HEMT Power GaN

Power conversions

Optimization

Electric vehicles

HEMT Power GaN

Résumé

Aujourd'hui, les défis des systèmes automobiles ciblant la conduite autonome pour les véhicules électriques sont de distribuer très efficacement l'énergie et de maintenir la disponibilité du système de propulsion dans toute situation de conduite. En cas de panne du véhicule autonome, le système de propulsion doit être maintenu opérationnel afin d'arrêter le véhicule en toute sécurité (arrêt sur la voie de secours ou dans un parking). Les véhicules autonomes haut de gamme assurent cette disponibilité grâce à une redondance complète du système, ce qui est trop coûteux pour cibler la conduite autonome pour tous. Les véhicules bas de gamme et de moyenne gamme devront atteindre la disponibilité de la propulsion avec des solutions moins chères. Une architecture de véhicule innovante basée sur la modularité et la reconfiguration des systèmes de propulsion sera nécessaire. Responsabilités de thèse : - Analyser et comprendre les topologies des conversions de puissance existantes, en particulier sur le domaine 48 V. Analyser les brevets et les documents techniques sur la reconfiguration des structures de puissance, - Comprendre la sécurité fonctionnelle dans le contexte des groupes motopropulseurs pour véhicules électriques - Définir une architecture innovante de convertisseur de puissance CC-CC permettant une haute efficacité, un faible coût et une haute disponibilité fonctionnelle Étudier la topologie avancée comme un condensateur hybride multi-phase / multi-niveau de vol pour un tel système, - vérifier par simulations l'architecture innovante proposée et le contrôle de commande à l'aide d'outils de modélisation tels que Matlab Simulink, - Produire un prototype de la solution (structure de puissance + commande de commande) pour démontrer la puissance, la reconfiguration et la disponibilité du groupe motopropulseur.

Today, the challenges of automotive systems targeting autonomous driving for electric vehicles are to distribute very efficiently the energy and to maintain the availability of the propulsion system in any driving situation. In the event of a breakdown of the autonomous vehicle, the propulsion system must be kept operational in order to stop the vehicle in complete safety (stopping on the emergency lane or in a parking lot). High-end autonomous vehicles ensure this availability through full system redundancy, which is too expensive to target autonomous driving for all. Low-end and mid-range vehicles will have to achieve propulsion availability with cheaper solutions. An innovative vehicle architecture based on modularity and reconfiguration of propulsion systems will be required. PhD responsibilities : - Analyze and understand the topologies of existing power conversions, especially on 48V domain. Analyze patents and technical documents on the reconfiguration of power structures, - Understand functional safety in the context of power train systems for electric vehicles, - Define an innovative DC-DC power converter architecture allowing high efficiency, low cost and high functional availability, Investigate advanced topology like hybrid multi-phase / multi-level flying capacitor for such a system, - Verify by simulations the proposed innovative architecture and command control using modeling tools such as Matlab Simulink, - Produce a prototype of the solution (power structure + control command) to demonstrate the power performance, reconfiguration and availability of the powertrain.