Motorisation d'un véhicule électrique

Cahier des charges

1. Présentation générale du projet

Ce projet s’intéresse à la motorisation d'un véhicule électrique, plus particulièrement, la machine synchrone à aimants permanent. En effet, cette machine est caractérisée par un rendement élevé, un faible volume et un couple élevé à ratio de la masse. Ces machines semble être le meilleur choix pour une motorisation d'un véhicule électrique. Toutefois l'effet d'harmoniques relatives notamment à la forme de la structure induisent des courants dans les aimants occasionnant des pertes Joules et donc une augmentation de la température susceptible de démagnétiser les aimants.

Il s'agit de réaliser une modélisation numérique d'une machine synchrone à aimants permanents pour en calculer les courants induits dans les aimants et les pertes joules, en vue d'optimiser le système.

2. Travail a réaliser

- Étude bibliographique sur les systèmes électriques embarqués dans les véhicules électriques.

- Étude des structures des machines synchrones à aimants permanents et leur intégration dans les applications des véhicules électriques.

- Modélisation numérique de la machine synchrone à AP à l’aide des outils des éléments finis.

- Développement d’un outil numérique capable de calculer les courants induits dans les aimants et ainsi les pertes joules.

- Investigation en vue d’optimiser les pertes dans les machines synchrone à aimants permanents.

3. Matériel et logiciel

- Logiciel utilisé : code_Femm pour le calcul d'éléments finis (modélisation 2D), code_Carmel (modélisation 3D)

- Matériel étudié : machine synchrone à aimants permanents.

   Caractéristiques :  - Nombre de paires de pôles : 8
                       - Puissance utile :  15kW
                       - Fréquence nominale : 200Hz
                       - Tension nominale entre phases : 190V Couplage etoile
                       - Vitesse de synchronisme : 3000 rpm
                       - Couple nominal : 48 Nm
                       - Courant nominal : <70 A

Planning prévisionnel de l'avancement du projet

Semaine 1 - Semaine 2 : Étude bibliographique sur les systèmes électriques embarqués dans les véhicules électriques

Semaine 3 - Semaine 4 : Étude des structures des machines synchrones à aimants permanents et leur intégration dans les applications des véhicules électriques

Semaine 1 - Semaine 5 : Modélisation numérique de la machine synchrone à AP à l’aide des outils des éléments finis.

Semaine 6 - Semaine 8 : Développement d’un outil numérique capable de calculer les courants induits dans les aimants et ainsi les pertes joules.

Semaine 8 - Semaine 11 : Investigation en vue d’optimiser les pertes dans les machines synchrone à aimants permanents.

Avancement projet

Pré-semaine 1

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Vendredi 23 janvier :

Réunion avec Mr BOUGHANMI

• Discussion sur la compréhension du projet et les outils à utiliser

• Confrontation de notre planning prévisionnel de répartition des tâches

• Explication du principe de fonctionnement du logiciel code_Femm

• Récupération des plans cotés de la machine à aimants permanents

Semaine 1

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Lundi 26 janvier :

• Installation de Femm http://www.femm.info/wiki/download , prise en main du logiciel, recherche/réalisation de Tutorial.

• Avancement sur la recherche documentaire des systèmes embarqués dans les véhicules électriques

Mercredi 28 janvier :

• Réalisation d'une première version d'une vue en coupe du moteur sur le logiciel Femm

• Avancement sur la recherche documentaire

Jeudi 29 janvier :

Réunion avec Mr BOUGHANMI

• Exposition de l'avancement

• Recentrage de l'étude bibliographique pour inclure plus de détails sur la partie conversion d'énergie des véhicules électriques

• Redéfinition de certaines cotes sur le plan fourni

• Travail sur le fonctionnement avancé du logiciel au travers d'exemples

Semaine 2

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Lundi 2 février :

• Avancement dans le plan, finalisation du schéma du stator

• Avancement dans la recherche bibliographique sur la machine a aimants permanents

Modélisation du stator

Mercredi 4 février :

• Amélioration schéma Femm, ajout des propriétés des matériaux, délimitation des zones correspondants aux différents matériaux dans le modèle

Jeudi 5 février :

Réunion avec Mr BOUGHANMI

• Etude des plan du rotor

• Précision des cotes et matériaux des aimants

Semaine 3

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Lundi 9 février :

• Poursuite de la modélisation : dessin du rotor

Modélisation du rotor et du stator

Mercredi 11 février :

Réunion avec Mr BOUGHANMI

• Explication sur les caractéristiques des matériaux

• Sens de bobinage

• Ajustement du maillage

Jeudi 12 février :

• Ajustement du maillage

Semaine 4

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Lundi 16 février :

• Ajustement du maillage

• Ajustements conductivité des matériaux

Mercredi 18 février :

• Ajustement du maillage

Maillage dans le modèle

Jeudi 19 février :

Réunion avec Mr BOUGHANMI

• Discussion sur les pistes possibles pour la résolution d'une erreur de maillage

• Modification de certains éléments de la structure

• Ajustement des propriétés de perméabilité des bobines et un fer-électrique

Semaine 5

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Lundi 23 février :

• Résolution d'une erreur de structure entraînant impossibilité de lancer l'analyse pas le logiciel

• Ajout des circuits relatif au bobinage

• Etude d'un cours sur les équations de Maxwell pour les applications électro-magnétiques

Mercredi 25 février :

• Ajustement du maillage pour faire apparaître les 8 pôles de la machine

• Définition des zones de ou le champ sera considéré nul, on s’intéresse dans un premier temps aux lignes de champ contenues dans le moteur.

Lignes de champ circulant dans le modèle

Répartition du flux dans le modèle

Jeudi 29 février :

• Exploitation des résultats de la simulation

• Comparaison avec les résultats d'autres études sur le même moteur

• Ajustement de maillage pour retrouver des résultats plus cohérents