Dimensionnement optimal des sources d'énergie des véhicules blindés terrestres par la prise en compte de leur profil d'emploi

• Auteur / Autrice : Dominique Dreulle
• Direction : Patrick Guérin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Génie électrique
• Date : Soutenance le 15/02/2018
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Mathématiques et sciences et technologies de l'information et de la communication (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Recherche en Énergie Électrique de Nantes-Atlantique
• Jury : Président / Présidente : Alain Bouscayrol
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Luc Loron
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Rochdi Trigui, François Badin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Markov, Processus de

Engins blindés

Mots clés libres

Flux de puissance

Transmission hybride

Résumé

L’électrification croissante des véhicules militaires va de pair avec la révolution « électrique » de ces dernières décennies. Aujourd’hui un véhicule militaire intègre plus de 120 consommateurs électriques. Cette évolution de l’électrification est également accompagnée de l’apparition de nouvelles fonctions comme le déplacement du blindé en mode furtif, animé grâce à une motorisation électrique. Dans ce contexte nous proposons de pré-dimensionner les différentes sources d’énergie du véhicule (dispositif de stockage, moteur, générateur, convertisseur). La transmission électrique est de type hybride parallèle mono-axe, l’arbre de sortie de la machine électrique est confondu avec l’arbre de sortie du moteur thermique. Ce choix est identique au prototype de véhicule blindé actuellement en étude. L’originalité des travaux repose sur le développement d’un modèle de l’emploi du véhicule pour sa phase d’utilisation la plus sensible, à savoir le combat de haute intensité. Ce modèle basé sur la matrice de Markov permet de générer aléatoirement de très nombreuses missions à partir d’une base de données enregistrée lors d’exercices d’entraînement au combat de haute intensité. Une seconde originalité réside dans la méthode de pré-dimensionnement proposée, associant le modèle d’emploi (statistique) aux modèles des flux de puissances décrivant le comportement du blindé. Le pré-dimensionnement obtenu est donc optimisé par rapport aux missions potentiellement réalisables par le véhicule.

Following the example of the civil automotive sector, the electrification of military vehicles has widely increased during the last decades. Today, a military armoured vehicle embeds more than 120 electrical consumers. New functionalities has appeared like the hybrid electrical propulsion mode that allows stealthy moves. In this context, we propose to size the different components of the electrical propulsion such as the electric motor/alternator, storage device, electronic power converter. The propulsion selected is of parallel hybrid type. The rotary shaft of the electric motor is of the same as the combustion engine’s. This choice is similar to an armoured vehicle prototype under development today. The first original contribution of this research is the design and the use of a predictive model for a mission scenario. This model has been developed for the most critical phase, which is the high intensity engagement. This model is based on a Markov matrix, that allows to produce a lot of different missions through a random process. Input data have been recorded during several high intensity combat real training sessions. A second original contribution is the calculation method proposed. It combines the statistical modelling of the missions with the modelling of the power flows that describe the vehicle behaviour. So, the results obtained are optimized with regard to the extended field of the possible vehicle missions.