Développement d'algorithmes embarqués pour véhicules électriques : Contrôle avancé des moteurs polyphasés

IFP Energies nouvelles (IFPEN) est un acteur majeur de la recherche et de la formation dans les domaines de l’énergie, du transport et de l’environnement. De la recherche à l’industrie, l’innovation technologique est au cœur de son action, articulée autour de quatre priorités stratégiques : CLIMAT, ENVIRONNEMENT ET ÉCONOMIE CIRCULAIRE, ÉNERGIES RENOUVELABLES, MOBILITÉ DURABLE et HYDROCARBURES RESPONSABLES.

L’engagement d’IFPEN en faveur d’un mix énergétique durable se traduit par des actions visant :

à gagner en efficacité énergétique ;
à réduire les émissions de CO2 et de polluants ;
à améliorer l’empreinte environnementale de l’industrie et des transports ;

tout en répondant à la demande mondiale en mobilité, en énergie et en produits pour la chimie.

Dans cet objectif, IFPEN développe des solutions permettant, d’une part, d’utiliser des sources d’énergie alternatives et, d’autre part, d’améliorer les technologies existantes liées à l’exploitation des énergies fossiles.

Développement d’algorithmes embarqués pour véhicules électriques : Contrôle avancé des moteurs polyphasés

Contexte :

Les machines électriques synchrones de nouvelle génération (machines synchro-réluctantes) présentent un compromis très intéressant entre les performances atteignables (densité de puissance/couple et rendement) et leur coût de fabrication et maintenance. Au-delà des systèmes triphasés classiques, on constate l’émergence de moteurs comportant un plus grand nombre de phases (dits polyphasés), qui permettent de repousser plus loin les densités de puissance atteintes ou encore d’offrir un fonctionnement plus robuste à la défaillance. Ces moteurs présentent de nouveaux défis, comme la gestion et le contrôle des harmoniques de courants spécifiques qu’ils génèrent.

IFPEN dispose de très nombreux outils dédiés au pilotage des moteurs électriques. Ils offrent un cadre favorisant la montée en compétences du stagiaire et la réussite des travaux explicités ci-dessous.

Une description des activités d’IFPEN en lien avec la mobilité électrifiée est disponible ici.

Missions principales :

Le travail consistera dans le développement d’algorithmes de contrôle de machines synchro-réluctantes permettant de minimiser les pertes induites au niveau du système machine – onduleur. En particulier, la réduction d’harmoniques des courants délétères par le pilotage doit permettre d’atteindre cet objectif.

L’étude portera notamment sur :

L’exploitation des outils de simulation par éléments finis d’IFPEN représentatifs des moteurs ciblés.
La modélisation physique pour le contrôle des moteurs et de leur contenu harmonique, en prenant en compte les effets de la saturation magnétique.
La proposition d’algorithmes de contrôle permettant d’atteindre l’objectif d’amélioration du rendement moteur.
La validation et l’analyse en simulation (Matlab/Simulink) du potentiel des stratégies identifiées

Finalement, les stratégies de contrôle développées seront donc de type « model-based » et seront implémentées dans un µ-contrôleur pilotant un onduleur pour être ensuite validées sur un moyen d’essai expérimental.