L'inquiétude croissante concernant l'impact négatif de l'homme sur l'environnement nous pousse à développer de nouvelles technologies qui permettraient de réduire cet impact. L'une des solutions proposées consiste à transformer le transport routier, grand émetteur de gaz à effet de serre. Nous allons passer de l'utilisation de véhicules à moteur thermique - brûlant directement des carburants - à des véhicules électriques.
Un moteur électrique embarqué dans une voiture électrique est soumis à de nombreux facteurs de dégradation au cours de sa durée de vie. Parmi eux, les températures élevées et fluctuantes, les vibrations mécaniques et les facteurs environnementaux comme l'humidité. Le moteur d'un véhicule électrique moderne est piloté par un onduleur générant une tension PWM à haute fréquence. Tous ces facteurs ont un impact sur la durée de vie du système d'isolation électrique (SIE) du moteur. Pour assurer un cycle de vie optimal et rentable du véhicule électrique, développer des méthodes de caractérisation des isolants et notamment des méthodes qui fourniraient des informations pendant les phases de conception et d'exploitation pour la prédiction de la durée de vie, est particulièrement intéressant
La thèse explore les différents facteurs avec une attention particulière au cyclage qui est un facteur de dégradation qui n'a pas été étudié de manière exhaustive jusqu'à présent. Les méthodes existantes pour faire face au cyclage sont décrites, son impact est étudié expérimentalement. L'impact de la tension, de la fréquence et de la température a été étudié pour les paires torsadées dans des tests accélérés de décharges partielles. Le cyclage en tension et en fréquence n'a pas confirmé l'existence d’un impact significatif sur les dégradations dans les conditions de l'expérience. Cependant, il y a eu un impact significatif du cycle de température sur les dégradations des isolants.
Le dernier chapitre de la thèse se concentre sur les méthodes de pronostic de durée de vie avec une proposition d’indicateur de dégradation. La méthodologie des plans d'expériences est appliquée aux tests d'évolution du PDIV. Un modèle de cette évolution pour les tests de vieillissement multi-facteurs est créé. Le modèle a un certain succès dans l'extrapolation de l'évolution du PDIV dans le temps mais aussi vis-à-vis des niveaux des facteurs de vieillissement.
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The growing concern for human generated negative impact on the environment pushes us into development of new technologies that would reduce that impact. One of the proposed solutions is to transform the road transportation, a major greenhouse gasses source. We will shift from using vehicles with thermal motors – directly burning fossil fuels – into electrical vehicles.
An electric motor embarked into an electric car is impacted by many degrading factors during its lifetime. Among them high and fluctuating temperature, mechanical vibrations, environmental factors like humidity. Modern electric vehicle’s motor is driven by an inverter, that generates a high frequency PWM voltage. All those factors have some impact on the lifetime of the Electrical Insulation System (EIS) of the motor. To assure optimal and cost-effective life cycle of the electric vehicle, development of appropriate methods of characterising insulating materials, notably methods that would provide information during both design and exploitation phases for prediction of lifetime, is particularly interesting.
The thesis explores the different factors with some more attention to cycling that is a degrading factor that have not been exhaustively studied so far. The existing methods for dealing with cycling are described, the impact was also studied experimentally. The impact of voltage, frequency and temperature was studied for twisted pairs in Partial Discharge accelerated tests. The voltage and frequency cycling did not confirm existence of a significant impact on degradation in the conditions of the experiment. On the other hand, there was a significant impact on the temperature cycling on the degradation of the insulation.
The last chapter of the thesis focuses on lifetime prognostic methods using a degradation indicator. The Design of Experiments methodology is applied to Partial Discharge Inception Voltage (PDIV) evolution tests. A model of that evolution for multi-factor ageing tests is created. The model has some success in extrapolating the PDIV evolution in time but also between the levels of aging factors.
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