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Systèmes Moteurs et Véhicules

Véhicules électriques : moteur, ça chauffe !

La traction automobile se caractérise par des besoins en puissance importants, mais limités dans le temps. Le dimensionnement d'une machine électrique pour un tel usage est donc très différent du dimensionnement des machines industrielles. Pour chaque application véhicule, il est nécessaire d'optimiser le compromis puissance spécifique/rendement, sans oublier la contrainte du coût, constante du domaine automobile.

Franck Vangraefschepe

Franck Vangraefschepe
Direction Techniques d'applications énergétiques
franck.vangraefschepe@ifpen.fr

Le dimensionnement optimisé d'une machine électrique passe donc par l'utilisation de modèles multiphysiques (modélisation électromagnétique, incluant la saturation magnétique des matériaux, couplée à une modélisation thermique) suffisamment rapides pour pouvoir être utilisés en simulation système et couplés à un outil d'optimisation.

L'approche retenue par IFPEN repose sur un modèle électromagnétique utilisant des réseaux de reluctances pour décrire la circulation du flux magnétique. Pour chaque technologie de machine, le schéma du réseau de reluctances est identifié à partir des lignes de champ et des niveaux d'induction calculés par éléments finis. La saturation magnétique est de plus prise en compte par des reluctances non linéaires. Dans les phases d'optimisation, ce réseau est recalculé via un modèle simplifié d'extrapolation développé par IFPEN. Ce modèle magnétique est ensuite couplé à une première génération de modèle thermique de type circuit électrique équivalent et intégrant tous les transferts thermiques au sein de la machine.

La modélisation globale ainsi mise en œuvre pour les machines électriques de traction permet leur dimensionnement optimal pour chaque application. Elle fournit aussi le niveau de modélisation adapté à la simulation et à l'optimisation globale du véhicule.

Les futurs travaux vont se focaliser sur l'amélioration du modèle thermique de la machine électrique.

Publication

  • S. Küttler, K. El-Kadri Benkara, G. Friedrich, F. Vangraefschepe, A. Abdelli, Analytical model taking into account the cross saturation for the optimal sizing of IPMSM, Conf. ICEM 2012 Marseille, 2-5 September 2012.
    >> DOI: 10.1109/ICElMach.2012.6350280

 

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