Littérature scientifique sur le sujet « Driver de grille isolé »

By analyzing the modeling characteristic of ground and front-end impact areas, the modeling control strategy is proposed with regard to ventilation cover plate, engine hood, engine hood leading edge, fender and radiator grille, front bumper. The Riveting point support area concept is presented accordingly. Furthermore, the optimal position relationship of bumper modeling support area is obtained using the ADMAD under a given stiffness of bumper components. The result indicates that the optimized modeling can control the manipulation easily and helps to improve performance of driver assistance.

Traffic congestion has been the most tiresome encounter since the initiation of vehicle advancement. Many braking systems have been designed by researchers in previous studies, but this study is primarily focused on a braking system that is affordable to all because it is based on a simple Arduino-controlled system. Moreover, it is assistive on everyday traffic commutes rather than highway driving, which is relatively rare for normal drivers. As more and more vehicles crowd the roads, the more problematic it is becoming for the drivers, which is ultimately leading toward increment in the frontal car accidents. In this study, an electro-mechanical braking system has been deployed that assists the driver during the jam-packs by measuring the exact distance between the driven and forthcoming vehicle or any obstacle by applying the brakes without the driver pressing the brake pedal to ultimately bring the vehicle to a halt without any fear of vehicle collision. An ultrasonic sensor is used at the front bumper grille that measures the distance between the two closing vehicles. The total time to halt the vehicle has been calculated as 0.6 s, while the critical distance for the sensor has been set as 1-m. Furthermore, the stepper motor drivers are set at the maximum current output of 2.5 amps with a 12-volt battery connected in parallel to the motors. It is found that theoretical stopping time is in good agreement with the experimental stopping time to completely press the brake pedal and halt the car.

L’aéronautique tend à hybrider la propulsion et à électrifier de plus en plus de fonctions. Ceci entraîne une augmentation de la tension du réseau de bord HVDC afin de répondre à ces nouvelles contraintes sur les réseaux et systèmes électroniques. Pour atteindre ces objectifs, les nouveaux composants à semi-conducteurs de puissance SiC en calibre 3.3kV semblent être une alternative pro- metteuse à la filière Silicium IGBT. Cependant, leur faible maturité par rapport à la technologie Si est le principal frein à leur implémentation dans les réseaux de bords. Les travaux de recherche s’inscrivent dans le projet RA- PID AM-PM. L’objectif du projet est de concevoir un module de puissance bras d’onduleur 3,3kV@500A en technologie SiC en apportant une rupture technologique sur le packaging de puissance et son monitoring. Les travaux de recherche concernent le développement d’un circuit de commande intelligent permettant de fiabiliser le module de puissance et d’assurer des commutations sécurisées du semiconducteur. A partir des études sur la fiabilité des compo- sants SiC, deux indicateurs de vieillissement ont été identifiés, la résistance à l’état passant du module et le courant de fuite de grille du composant semiconducteur. Des circuits de surveillance embarqués de ces indicateurs ont été proposés et une nouvelle topologie de com- mande des semiconducteurs, le source driver, est proposée afin de rendre ces circuits compatibles. Pour finir, un démonstrateur spécialement conçu pour le module AM-PM est testé sur module SiC
Aeronautics tend to hybridize propulsion and electrify more and more functions on board. This leads to an increase in the voltage of the onboard network in order to meet these new constraints from electronic systems. To achieve these objectives, the new 3.3kV-rating SiC power semiconductor components seem to be a promising alternative to the Silicon IGBT sector. However, SiC technology’s low level of maturity compared to Si technol- ogy is the main obstacle to its implementation. The research work is part of the AM-PM RAPID project. The project objective is to design a 3.3kV@500A inverter arm power module in SiC technology by providing a technological break- through in power packaging and its monitoring. The research work focuses on the development of the gate driver and its intelligent functions to make the power module more reliable and to ensure secure switching of the semiconductor. From studies on the SiC component’s reliability, two aging indicators have been identified, the on-state resistance of the module and the gate leakage current of the semiconductor compo- nent. On-board monitoring circuits for these in- dicators have been proposed and a new semi- conductor control topology, the source driver, is proposed in order to make these circuits com- patible. Finally, a demonstrator specially de- signed for the AM-PM module is tested on a SiC module

Certaines applications haute température telles que le forage, l’aéronautique ou l’aérospatial, amènent à repenser la conception des alimentations isolées permettant la commande des éléments de puissance. Ce mémoire s’articule autour de l’étude de la faisabilité et de l’enfouissement d’un convertisseur isolé possédant une forte isolation statique (10kV) et dynamique (<10 pF), pouvant travailler sous de hautes températures (>250°C), dans les gammes de tension de sortie de la dizaine de volts et de puissance de l’ordre du Watt. Pour ne pas être contraint par la température de Curie d’un matériau magnétique, cette alimentation DC/DC se base sur un transformateur à air. Dans un premier temps, cette thèse détaille l’origine, la mesure et l’estimation des éléments du modèle électrique choisi pour le transformateur. Ensuite, afin de maximiser la transmission de puissance, nous constituons un système résonnant en ajoutant des condensateurs en parallèle ou en série avec le transformateur, puis nous développons une méthode permettant d’accorder l’ensemble. La comparaison entre les topologies nous amène ensuite à choisir compensation série-série. Puis nous constatons que la technologie choisie pour les condensateurs, la contrainte d’isolation statique et dynamique peuvent diviser par plus de deux la puissance transmise au travers d’une surface. Enfin, nous abordons comment redresser et réguler la tension de sortie sans affecter la résonnance ou l’isolation apportée, tout en minimisant les pertes générées. Une dernière partie montre que, moyennant un système de dissipation un processus de fabrication adapté, il est possible d’intégrer la structure complète sur silicium
High temperature applications such as deep drilling, aeronautics or aerospace, lead to rework the isolated power supplies used for the control of the power elements. This work study the feasibility of an embedded converter with high static (10kV) and dynamic (<10 pF) insulation, able to work under high temperatures (> 250 ° C), in the ranges of dozens volts for the output voltage and several Watt of transmitted power. To avoid being constrained by a magnetic material Curie temperature of, we use a coreless transformer based DC/DC power supply. First of all, this thesis details the origin, the measurement and the estimation of the elements of the chosen transformer electric model. Then, to maximize the transferred power, we form a resonant structure by adding capacitors in parallel or in series with the transformer, then we develop a method to tune the whole. The comparison between the topologies leads us to choose a serial-serial compensation. Then we note that the technology chosen for capacitors, the static and dynamic insulation constraint can divide by more than two the power transmitted through a surface. Finally, we discuss how to rectify and regulate the output voltage without affecting the resonance or insulation provided, while minimizing the losses generated. A last part exhibit that with a suitable dissipation system and manufacturing process, it is possible to integrate the complete structure on silicon chips

Les composants à semi-conducteurs de puissance SiC sont de plus en plus utilisés dans les systèmes de conversion d’énergie électrique. Les composants de puissance de type MOSFET SiC peuvent opérer à fréquence plus élevée et à plus haute température en comparaison de leur concurrent Silicium MOSFET ou IGBT. Cependant, la technologie SiC est moins mature. De récentes études sur la fiabilité des composants MOSFET SiC ont identifié des indicateurs de vieillissement tels que l’augmentation des courants de fuite de grille ou de la résistance à l’état passant. La surveillance de ces paramètres pendant le fonctionnement normal peut permettre la prédiction des défaillances et simplifier la maintenance des systèmes de conversion d’énergie. Les drivers de grille sont utilisés pour permettre une commutation sécurisée du semi conducteur. De nos jours, les cartes de commande rapprochée intègrent de plus en plus de fonctions comme la détection de court circuits, le blocage en douceur, la mesure de température, la surveillance VDS... Dans ce contexte, des circuits de mesure embarqués sont proposés pour permettre la surveillance en temps réel de quelques indicateurs de vieillissement. L’instrumentation de la carte driver suppose l’intégration de moyens de communication adaptés. Une méthode de communication spécifique est proposée pour éviter la circulation de courants de mode commun supplémentaires dû aux dv/dt. Un démonstrateur compact a été conçu et testé sur un module MOSFET SiC 1.2kV
The Silicon Carbide (SiC) power transistors are more and more used in electric energy conversion systems. SiC power semiconductors devices such as SiC MOSFET can operate at higher frequency and higher temperature compared to Silicon power MOSFET or IGBT. However, the maturity of the SiC technology is moderate compared to the well-known Silicon-based power semiconductor devices. Recent research works on reliability of SiC power MOSFET identified ageing indicators such as the rise of the gate leakage currents or the on-state resistance. The monitoring of these parameters during normal operation can prevent damages and simplify the maintenance on the energy conversion systems. The gate drivers are required to provide an optimal and safe switching of power semiconductor devices. Nowadays, the gate driver boards include more and more features such as short-circuit detection, soft-shutdown, temperature sensing, on-state voltage monitoring… In this context, embedded measurements circuits are proposed for the online monitoring of ageing parameters. The instrumentation of the gate driver board supposes the integration of communication features to transmit the monitoring data. A specific communication method is proposed to avoid the circulation of additional common mode currents due to high dv/dt. A compact demonstrator was designed and tested on a 1.2kV SiC module

Ces travaux de thèse s’inscrivent dans le cadre d’une collaboration entre les laboratoires G2ELAB et IMEP-LAHC en lien avec le projet BQR WiSiTUDe (Grenoble-INP). Le but de cette thèse concerne la conception, modélisation et caractérisation du gate driver intégré pour transistors de puissance à base d’un transformateur sans noyau pour le transfert isolé d'ordres de commutation. La thèse est composée de deux grandes parties : - Une partie de la conception, la modélisation et la caractérisation du transformateur intégré dans deux technologies CMOS 0.35 µm bulk et CMOS 0.18 µm SOI. - Une partie de la conception, la simulation et la mise en œuvre de deux circuits de commande intégrée dans ces deux technologies. Ainsi, l’aspect du système du convertisseur de puissance sera étudié en proposant une nouvelle conception couplée commande/puissance à faible charge. Les résultats de ce travail de thèse ont permis de valider les approches proposées. Deux modèles fiables (électrique 2D et électromagnétique 3D) du transformateur ont été établis et validés via une réalisation CMOS 0.35 µm standard. De plus, un driver CMOS bulk, intégrant l’ensemble du transformateur sans noyau avec plusieurs fonctions de pilotage de la commande rapprochée a été caractérisé et validé. Finalement, un gate driver générique a été conçu en technologie CMOS SOI, intégrant dans une seule puce les étages de commande éloignée, l’isolation galvanique et la commande rapprochée pour transistors de puissance. Ce gate driver présente nombre d’avantages en termes d’interconnexion, de la consommation de la surface de silicium, de la consommation énergétique du driver et de CEM. Les perspectives du travail de thèse sont multiples, à savoir d’une part l’assemblage 3D entre le gate driver et le composant de puissance et d’autre part les convertisseurs de multi-transistors
This thesis work focuses on the design, modelling and the implementation of integrated gate drivers for power transistors based on CMOS coreless transformer. The main objectives of thesis are the design, modeling and characterization of coreless transformer in two technologies CMOS 0.35 µm bulk and CMOS 0.18 µm SOI, as well as the design and the characterization of two integrated gate drivers in these two technologies. The results of thesis allow us to validate our proposal models for coreless transformer: 2D electrical model and 3D electromagnetic model. Moreover, one CMOS bulk isolated gate driver which monolithically integrates the coreless transformer, the secondary side control circuit for power transistors has been fabricated and validated for both high side and low side configuration in a Buck converter. Finally, a CMOS SOI isolated gate driver is designed; integrates in one single chip the external control, the coreless transformer and the close gate driver circuit for power transistors. This one-chip solution presents a numerous advantages in term of interconnect parasitic, energy consumption, silicon surface consumption, and EMI with a high level of galvanic isolation. The perspectives of this SOI gate driver are multiple, on the one hand, are the 3D assemblies between gate driver/power transistors and on the other hand, are the multiple-switch converter

Ces travaux de thèse proposent une approche de réalisation d'intégration d'isolation galvanique optique plus performante entre la partie de commande éloignée et la partie de puissance d'un convertisseur d'énergie. Ce mémoire de thèse est composé de trois chapitres. Après une étude bibliographique et un positionnement de l'approche dans le premier chapitre, la conception de la puce de commande, les différentes fonctions développées seront vus en détail, et les résultats pratiques et les performances des réalisations effectuées seront présentés, avec plusieurs études de photodétecteurs et circuits de traitement intégrés en technologie CMOS. Dans le dernier chapitre de la thèse, un autre aspect sera abordé, en intégrant une alimentation flottante isolée générée par voie optique. Les avantages résultant de cette approche seront également discutés. Les puces de commande sont fabriquées en technologie CMOS standard C35 AMS pour les premiers prototypes et transférées en technologie CMOS SOI Xfab 018 afin de tester nos fonctions à haute température. La mise en œuvre du circuit de commande par voie optique dans un convertisseur de puissance sera réalisée afin de valider le fonctionnement de notre « gate driver »
This works proposes an approach of optical galvanic isolation between the control parts on one side and the power transistors and their associated drivers on the other side. This thesis consists of three chapters. After a literature review and the proposition of our approach in the first chapter, the design of the control chip and the different developed functions will be seen in detail in the second chapter. The practical results and performance achievements will be presented with several integrated photodetectors and signal processing circuit in CMOS technology. In the last chapter of the thesis, an integrated optically floating power supply will be investigated. The benefits of this approach will be discussed. These fabricated chips are manufactured in standard CMOS AMS C35 technology for first prototypes and transferred in SOI Xfab 018 CMOS technology to test these functions at high temperature. The implementation of the optically control circuit in a power converter will be presented to validate the operation of our "gate driver"

Les travaux développés durant cette thèse concernent la détection et l'identification des défauts simples et multiples d'ouverture des transistors dans un convertisseur statique associé à une machine asynchrone. Pour aborder cette problématique, nous avons commencé par l'analyse des potentialités, des faiblesses et des incertitudes des techniques qui ont initiés notre démarche. Ensuite, nous avons présenté deux méthodologies permettant d'analyser les performances du moteur asynchrone en présence des défauts dans une ou plusieurs cellules de commutation. Cette étude préliminaire nous a permis ainsi de proposer deux nouvelles stratégies de diagnostic sans référence basées sur l'approche signal. Les signaux électriques (courants ou tensions) disponibles à la sortie du convertisseur statique sont utilisés pour alimenter le processus de diagnostic. La première stratégie retenue est basée sur l'analyse qualitative des tensions de sortie entre phases du convertisseur et des signaux de commande appliqués aux transistors pendant les instants de commutation. Grâce à une représentation instantanée de ces grandeurs, à l'échelle de la période de découpage, nous avons pu mettre en évidence des caractéristiques favorables à la détection des défauts simples et multiples d'ouverture des transistors. L'implémentation pratique de cette première approche a été réalisée au moyen d'une technologie analogique permettant ainsi de minimiser le temps de retard à la détection jusqu'à quelques dizaines de microsecondes
The main goal of this thesis concerns the detection and identification of simple and multiple open-circuit faults in voltage source inverters (VSIs)-fed induction motor drives. In first step, the potentialities, the weaknesses as well as the uncertainties of the previously published works have been discussed. The second step was dedicated to the study of the inverter faults impact on the induction motor. For this purpose, we have proposed two methodologies permitting the characterization of the electromagnetic torque behaviour as well as the electric variables of the induction motor under the open- and short-circuit faults. These preliminary studies allowed to propose two novel signal-based approaches for open-circuit fault diagnosis in voltage source inverter. The measured outputs inverter voltages and currents have been used as the input quantities for the fault detection and identification (FDI) process. The first approach consists in analyzing the pulse-width modulation (PWM) switching signals and the line-to-line voltage levels during the switching times, under both healthy and faulty operating conditions. For this purpose, we have adopted an instantaneous representation of these variables, which permits their analysis over one switching period. The fault diagnosis scheme is achieved using simple analog device. This circuit allows an accurate single and multiple faults diagnosis, and a minimization of the fault detection time which becomes about a few tens of microseconds

<div class="section abstract"><div class="htmlview paragraph">Cooling airflow is an essential factor when it comes to vehicle performance and operating safety. In recent years, significant efforts have been made to maximize the flow efficiency through the heat exchangers in the under-hood compartment. Grille shutters, new fan shapes, better sealings are only some examples of innovations in this field of work.</div><div class="htmlview paragraph">Underhood cooling airflow simulations are an integral part of the vehicle development process. Especially in the early development phase, where no test data is available to verify the cooling performance of the vehicle, computational fluid dynamics simulations (CFD) can be a valuable tool to identify the lack of fan performance and to develop the appropriate strategy to achieve airflow goals through the heat exchangers.</div><div class="htmlview paragraph">For vehicles with heat exchangers in the underhood section the airflow through those components is of particular interest. Since the cooling fan is the main driver of the airflow in the underhood compartment at low vehicle speeds, its accurate modeling is a prerequisite for a higher fidelity airflow prediction.</div><div class="htmlview paragraph">In this work, some aspects of fan modeling for cooling airflow are discussed in more detail, and the most common modeling approaches are briefly outlined.</div><div class="htmlview paragraph">Furthermore, transient simulations using the sliding mesh (SM) procedure are presented that allow for a higher fidelity prediction of the flow field in the underhood compartment.</div><div class="htmlview paragraph">To determine an accurate and cost-efficient computational sliding mesh (SM) setup, detailed numerical studies of a fan in a full vehicle were performed by using different time steps on an open-source code. To prove the applicability of the proposed method for full vehicle simulations, the procedure is physically tested in a drive-cell in the Fiat Chrysler Automobiles (FCA US) facilities and the flow through the heat exchanges is compared to the result obtained by the transient sliding mesh simulation as well as to the results obtained with three classical fan models (Blade angle, fan curve and MRF model).</div></div>