Thèse CIFRE Décharges partielles (H/F)

Sujet de thèse :
L’électrification croissante du secteur automobile s’accompagne d’une augmentation continue des performances exigées des chaînes de traction électriques. Parmi les enjeux majeurs figure la réduction du temps de recharge des batteries. Pour atteindre cet objectif, les constructeurs automobiles s’orientent vers des architectures électriques à plus haute tension. En effet, à puissance identique, une augmentation de la tension permet de réduire l’intensité du courant circulant dans les câbles et les composants de puissance, ce qui limite les pertes par effet Joule et améliore le rendement global du système. Cette évolution conduit à des tensions de batterie pouvant atteindre 800 à 900 V, contre environ 400 V pour les générations précédentes.

Dans ce contexte, le principal risque est l’apparition de micro-décharges localisées au sein de l’isolation, appelées décharges partielles (DP). Ces décharges correspondent à une ionisation locale du gaz présent dans des défauts, des cavités ou des zones faiblement isolées, sans pour autant provoquer immédiatement le claquement complet du système.
Le risque de décharges partielles est fortement influencé par les conditions environnementales.

Le travail de recherche vise ainsi à mieux caractériser les conditions d’apparition des décharges partielles dans des géométries représentatives des systèmes d’isolation des moteurs électriques, en tenant compte des paramètres environnementaux tels que la pression et la température. Il s’agit également de quantifier l’impact des décharges sur la vitesse d’érosion des matériaux isolants, en fonction des conditions de fonctionnement, afin de faire le lien avec les contraintes imposées par l’usage client.

Contexte :
L’objectif global est de développer un modèle prédictif et des lois de vieillissement permettant de convertir des occurrences de décharges partielles (DP) en probabilité de défaillance pour des tensions de 800 V.
Le premier verrou est que les mécanismes physiques gouvernant les DP restent encore imparfaitement compris, ce qui constitue un frein important à l’acceptation éventuelle d’occurrences ponctuelles de décharges dans les systèmes d’isolation.
Le second verrou consiste à garantir la robustesse des lois de vieillissement en régime de DP, dans des conditions variables de température et de pression.
En effet, envisager une approche moins conservatrice nécessite non seulement de prédire la tension d’apparition des DP, mais également de comprendre leur dynamique, leur interaction avec les surfaces isolantes et leur impact sur le vieillissement des matériaux.
Le présent travail de thèse s’inscrit précisément dans cet intervalle. Il s’appuiera sur une approche de modélisation multi-échelle.

La thèse est organisée en trois étapes :
1) prendre en main, à compléter et à exploiter un modèle fluide 2D déjà développé par Renault Group afin d'évaluer les flux UV produits par les DP et d’étudier
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