2 e Journée thématique SEEDS-ISP3D «Fiabilité» en électronique de puissance Nom du laboratoire : IRTES-SET Institut de Recherche sur les Transports, l Energie et la Société Laboratoire des Systèmes Et Transports Le 29/11/2013
IRTES Institut de Recherche sur les Transports, l Energie et la Société Unité Propre de Recherche (UPR) de l UTBM - Equipe d Accueil (EA) n 7274 Ligne de force : une démarche «systèmes» permise par une approche pluridisciplinaire 4 laboratoires o SeT - Laboratoire Systèmes et Transports o LERMPS - Laboratoire d Etudes et de Recherches sur les Matériaux, les Procédés et les Surfaces. o M3M - Laboratoire Mécatronique Méthodes, Modèles et Métiers. o RECITS - Laboratoire de Recherche et Etudes sur le Changement Industriel, Technologique et Sociétal LERMPS SET IRTES RECITS M3M 2
Quelques données IRTES Effectif 285 personnels (enseignants-chercheurs, ingénieurs de recherche et d'études, techniciens, personnels administratifs, etc.) dont 136 doctorants Moyens matériels une concentration d'équipements uniques en France, voire en Europe et dans le Monde de multiples plateformes expérimentales Programmes ~10,5 M d'encours de programmes institutionnels dont 7 M d'aides 2012 : une année record 2 M de programmes de recherche avec des partenaires industriels 3,6 M d'aides par des programmes institutionnels PCRD, FUI, ANR, ADEME, OSEO 110 publications de rang A en 2012 73,5 équivalents temps plein créés par l'activité sur projet (masse salariale : 2,2 M ) Implications dans des partenariats labellisés système pile à combustible : FR FCLAB (CNRS) et FCellSys (CEA) SHS : GIS Technologie (groupe UT) ingénierie des surfaces : LRC CEA et LRC sino-français PIA : Labex ACTION (second cercle) et MIFHySTO (soutien CRFC) 3
Equipe de recherche IRTES-SET/CCE «Commande et Conversion de l Energie» 4
Equipe de recherche IRTES-SET-CCE Activités de recherche Véhicules électriques et hybrides Stockage d'énergie embarqué Gestion de l'énergie Compatibilité électromagnétique Smart Grids Réseaux Électriques Intelligents Gestion intelligente de l'énergie Architectures de contrôle Intégration de nouveaux besoins Systèmes Pile à Combustible (FR - FCLAB) Cœur de pile Hybridation et gestion d'énergie Gestion de l'air 5
Equipe de recherche IRTES-SET-CCE Thématiques «axes» de recherche Efficacité énergétique et gestion d énergie. Modélisation multiphysique, simulation temps-réel et émulation. Diagnostic et commande en modes sain et dégradé. 6
Equipe de recherche IRTES-SET-CCE Thématique : Diagnostic et commande en modes sain et dégradé. Contraintes transport Grands écarts de températures Fortes vibrations Grande efficacité énergétique Fortes contraintes de dimensionnement (volume, masse, coût) Usage grand public Problème de DISPONIBILITE Healthy Mode Ref System SOH Faulty Mode Troubleshooting Sensitive fault model Degraded Mode Power Limitation 7
Moyens expérimentaux et de calcul 8
Moyens expérimentaux et de calcul Convertisseurs DC/DC Topologie IBC 3 phases Banc de test expérimental La commande rapprochée des interrupteurs en mode sain ou dégradé ainsi que le diagnostic (méthode de détection et de compensation de défaut" est assurée par le système FPGA. 9
Moyens expérimentaux et de calcul Chaines de tractions de véhicules hybrides et à PàC Banc des CDT hybrides Banc de la CDT du véhicule Mobypost (PàC) 10
Moyens expérimentaux et de calcul Plateforme PàC FR FCLAB Table vibrante Chambre climatique Spectromètre d impédances PàCs Bancs de caractérisation des composants (PàC, Batteries, Supercondensateurs, ). 11
Moyens expérimentaux et de calcul Véhicules "Echelle 1" SET-CAR MOBYPOST Cycles de missions réels Conditions environnementaux réels Conception optimale et robuste fiable 12
Moyens expérimentaux et de calcul Outils de calcul "de simulation" Matlab/Simulink Simplorer PSIM Control Desk Labview OPAL-RT (simulation temps réel) Flux 13
Moyens humains sur la thématique 1 MCF SET-CCE 1MCf HDR 1 MCF 1 Dr. Ing. 2 Doctorants 1 Dr. Ing. 14
Exemple : Mobypost Projets Projet Européen Mobypost : Mobility with hydrogen for postal delivery (2011-2015) Flotte d une dizaine de véhicules électriques alimentés par un système hybride pile à combustible et batteries pour La Poste Hydrogène produit sur les zones de stockage des véhicules à l aide de panneaux solaires alimentant des électrolyseurs Nos tâches Simulation et dimensionnement de la chaîne de traction électrique complète Définition de la gestion d énergie du véhicule en modes sain et dégradé Caractérisation des éléments de la chaîne de traction en mode dégradé Réalisation et validation proto Suivi technique de la flotte Partenaires Steinbeis Innovation ggmbh, European Institute for Energy Research, MaHyTec sarl, Ducatti Energia, La Poste, MES, UTBM, Nitidor 15
Projets Mobypost Th D. Guilbert «Convertisseur DC/DC tolérant aux défauts (1) 16
Projets Mobypost Th D. Guilbert "Convertisseur DC/DC tolérant aux défauts" (2) Distribution des défaillances pour chaque éléments de puissance d un convertisseur DC/DC* Papiers focalisés sur le diagnostic des défauts d interrupteur de puissance** 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Ce travail de recherche se concentre sur les défauts d interrupteurs de puissance *Amaral et Al, IET Power Electronics, 2012 **IEEE Xplore 17
Projets Mobypost Th D. Guilbert "Convertisseur DC/DC tolérant aux défauts" (3) Développer une méthode de diagnostic basée sur les équations du système en mode sain et dégradé Mettre en place une stratégie de tolérance aux fautes (reconfiguration du contrôle) Solution la plus intéréssante pour des applications automobiles Sans redondance dynamique (ajout de coût, volume, diminution de la fiabilité) Optimiser le dimensionnement des composants magnétiques en terme de volume, ondulation, rendement du système Validation expérimentale et comparaison de méthodes de diagnostic des défauts 18
Projets Th S. Moosavi : «Défauts des CDT des VHS : convertisseurs AC/DC et DC/AC» (1) LEVEL 0 LEVEL 1 Vehicle Drivetrain Ancillaries, Harness, Strategie globale de supervision et de diagnostic des CdT des VHS LEVEL 2 PMSM AC/DC converter DC/AC converter PMSM & controller inter-turn Short circuit open circuit1 Open Circuit 1 VOC & short circuit LEVEL 3 Demagnetisation Excentricity Unbalanced voltage 19
Projets Th S. Moosavi «Défauts des CDT des VHS : convertisseurs AC/DC et DC/AC» (2) AC/DC DC/AC 20
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