Modélisation et simulation thermique de différentes architectures de chaine de traction d'un véhicule hybride

Thermal modelling and simulation of different vehicle hybrid powertrain architectures

• Auteur / Autrice : Guillaume Baysset
• Direction : Pascal Chesse, David Chalet
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Energétique, thermique, combustion
• Date : Soutenance le 03/06/2022
• Etablissement(s) : Ecole centrale de Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences de l'ingénierie et des systèmes (Centrale Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de recherche en hydrodynamique, énergétique et environnement atmosphérique (Nantes)
• Jury : Président / Présidente : Pascal Higelin
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pascal Chesse, David Chalet, Pascal Higelin, Marija Jankovic, Michaël Deligant, Alain Lefebvre, Eric Landel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Marija Jankovic, Michaël Deligant

Mots clés

Mots clés contrôlés

Automobiles électriques hybrides

Analyse thermique

Automobiles -- Moteurs -- Systèmes de refroidissement

Automobiles -- Traction

Mots clés libres

Architecture système

Ingénierie système

Optimisation énergétique

System architecture

System engineering

Energetical optimization

Résumé

Afin de réduire les émissions de polluants et de CO2 les constructeurs automobiles se tournent de plus en plus versdes solutions de chaîne de traction électrifiées. Cette électrification des véhicules augmente la complexité des systèmes à concevoir. Les outils MBSE basés sur une approche système peuvent être utilisés pour gérer cette complexité grandissante. Une optimisation globale nécessite de s’intéresser aux trois niveaux de conception suivants : architecture, composant et contrôle. L’objectif de cette thèse est de développer une méthode d’optimisation globale pour la conception de systèmes de refroidissement pour véhicules hybrides. A partir d’un jeu de composants et d’exigences systèmes à satisfaire, la méthode commence par générer automatiquement toutes les solutions possibles. La génération d’architectures est basée sur un concept d’arbre de décision. Chaque solution est ensuite optimisée d’un point de vue énergétique sous des contraintes hydrauliques, thermiques et d’intégration. Enfin, une optimisation multicritère permetd’aider les ingénieurs à prendre des décisions sur les choix de solution en phase amont de projet. L’application de la méthode globale d’optimisation de circuit de refroidissement pour véhicule HEV sur un projet existant chez Renault a montré que le système est porté par ses exigences. Une modification des exigences système est susceptible de modifier la solution d’architecture système optimale par rapport au cahier des charges.

To reduce CO2 and pollutant emissions, automotive manufacturers tend to turn increasingly towards electrified powertrains solutions, such as Hybrid Vehicles (HEV). Model Based System engineering (MBSE) and computational tools are useful to support the development of HEV systems. Global optimization needs to investigate the following system design level: architecture, component and control. The aim of this thesis is to develop a global optimization framework to design cooling system for hybrid vehicles. The methodology starts from a set of component and system requirements to automatically generate all possible system architectures. The generation of solution is based on a concept of decision tree. An energentical optimisation under hydraulic, thermal and integration cosntraitns is done on each solution generated. Finally, amulticritetria optimization is used as decision making tool to support engineers on system archtiecture choices early in the development process. This framework has been applied on a Renault project. Results showed that the system is highly dependent on its requirements. Changing system requirements can potentially modify the optimal system architecture regarding the system specifications.