Réduction de modèles non-linéaires couplés Electron-thermo Hydroliques pour la simulation de machines et de modules électroniques de puissances


Thèse de Fatma ABID (Vibroacoustique et Structures)

Type :

Doctorat

Date de soutenance :

11/06/2015

Lieu de soutenance :

Amphithéâtre 2220 - SUPMECA

Mots-clés :

Modules électroniques de puissance, Identification, Méthode de Réduction de Modèle, Modèle réduit, Kernel Identification Method, Filtre de Kalman

Co-Directeur(s) de thèse :

Gael CHEVALLIER , Nicolas DAUCHEZ

Encadrant(s) :

Gael CHEVALLIER

Financement :

CIFRE - VALEO

Partenaire industriel :

VALEO

Ecole doctorale :

Ecole Centrale de Paris


Jury :

Gael CHEVALLIER - co-directeur
Gael CHEVALLIER - encadrant
M. Joseph LARDIES - Professeur des universités - Institut FEMTO-ST - rapporteur
M. Luigi GARIBALDI - Professeur des universités - Politecnico di Torino - rapporteur
M. Pierre ARGOUL - Maître de conférence HDR - Ecole Nationale des Ponts Paris Tech – ENPC
M. Jean-Louis BLANCHARD - Ingénieur Expert Simulation - VALEO
M. Jean-Luc DION - Maître de conférence HDR - SUPMECA

Résumé :

Dans le domaine automobile, les modules électroniques de puissance des produits mécatroniques voient leur puissance sans cesse s'accroître, tout en étant confinés dans des volumes de plus en plus réduits. Au cours de leur fonctionnement, les composants semi-conducteurs et leur assemblage subissent ainsi des contraintes électro-thermo-mécaniques sévères, susceptibles d'entraîner leur destruction et de provoquer la défaillance du produit. L'étude de la fiabilité et le calcul de la durée de vie de tels produits dépendent des températures de jonction calculées au niveau des puces des composants de puissances. De surcroît, le contexte d'applications embarquées requiert de maîtriser, outre les paramètres électriques et mécaniques, les paramètres thermiques tels que les températures de jonctions et les puissances dissipées au niveau des composants, qu'il est nécessaire de réguler et contrôler en temps réel afin d'assurer le bon fonctionnement du produit.
L'objectif de cette thèse est ainsi de proposer une méthode d'identification de modèles réduits dans le but d'estimer le comportement thermique des modules électroniques de puissance, en se fondant uniquement sur les données d'entrées et les résultats issus d'une simulation numérique d'un modèle détaillé du système étudié. Dans cette thèse, une nouvelle méthode d'identification, nommée « Kernel Identification Method », est développée. Cette méthode a été validée sur une application industrielle traitant d'un problème thermique couplé solide/fluide dont le comportement est essentiellement régi par de la convection forcée. Une étude exploratoire portant sur l'identification de problèmes non linéaires où la convection naturelle joue le rôle dominant est ensuite proposée. A cet effet, deux méthodes d’identification non-paramétrique sont proposées : (i) une première méthode basée sur l’extension de la méthode Kernel Identification Method ; et (ii) une deuxième méthode basée sur la variante dite « Unscented » du filtre de Kalman.